SPT0311-58 es una de las galaxias más distantes y masivas conocidas. Gracias al telescopio ALMA, el descubrimiento de agua y monóxido de carbono en esta pone de manifiesto que ambas moléculas comenzaron a formarse muy temprano en la historia del Universo.
Representación artística de SPT0311-58
Para un buen observador e intérprete, el Universo está plagado de pistas que nos hablan de su historia. En este sentido, los amantes de la astronomía están de enhorabuena esta semana, pues dos nuevos descubrimientos acaban de ser revelados como dos pequeñas piezas del inmenso puzle que trata de recomponer la historia del cosmos. El primero de ellos, tal y como os contamos en este artículo, tiene como protagonista al flúor, un elemento que se encuentra en nuestros huesos y dientes como fluoruro, se forja en el Universo.
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En el marco de nuevas observaciones realizadas con el telescopio Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array -ALMA- el segundo hace referencia a la detección de la presencia de agua en la galaxia más masiva del Universo primitivo. SPT0311-58, el lugar del hallazgo, son en realidad dos galaxias situadas a unos 12.880 millones de años luz de la Tierra. La formación de estas galaxias corresponde a un momento en que el Universo tenía apenas unos 780 millones de años, o cerca de un 5 % de su edad actual, y en el cual estaban naciendo las primeras estrellas y galaxias: es lo que se conoce como la Era de la Reionización.
La sorpresa llegó cuando, mientras estudiaban SPT0311-58, los científicos encontraron indicios de agua y monóxido de carbono en la misma, un descubrimiento no poco importante ya que la detección de estas dos moléculas en grandes cantidades permite deducir que el Universo molecular ya estaba muy activo al poco tiempo de que se formaran los elementos en las primeras estrellas. El nuevo estudio comprende el análisis más detallado a la fecha del contenido de gas molecular en una galaxia del Universo primitivo y corresponde a la detección más distante de agua en una incubadora de estrellas.
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"Gracias a las observaciones en alta resolución de ALMA del gas molecular de SPT0311-58, detectamos moléculas de agua y monóxido de carbono en la más grande de las dos galaxias", explica Sreevani Jarugula, astrónoma de la Universidad de Illinois e investigadora principal del nuevo estudio que se publicó recientemente en la revista The Astrophysical Journal, bajo el título, Molecular Line Observations in Two Dusty Star-Forming Galaxies at z = 6.9."El oxígeno y el carbono son elementos de primera generación, y las moléculas de monóxido de carbono y agua que ayudan a formar son fundamentales para la existencia de la vida tal como la conocemos”, continúa. “Esta es la galaxia más masiva conocida hasta ahora en el alto desplazamiento al rojo, o la época en que el Universo aún era muy joven. Tiene más polvo y gas que otras galaxias del Universo primitivo, lo cual podría darnos muchas oportunidades para observar una gran cantidad de moléculas y entender mejor cómo estos elementos básicos de la vida incidieron en el desarrollo del Universo primitivo”, añade.
Agua en primeras etapas de formación del Universo
El agua es la tercera molécula más abundante del Universo, después del hidrógeno y el monóxido de carbono. Para saber de su presencia en el cosmos, ya en estudios anteriores de las galaxias del Universo local y primitivo se habían correlacionado las emisiones de agua y las emisiones de polvo en el infrarrojo lejano. “El polvo absorbe la radiación ultravioleta de las estrellas de la galaxia y la reemite bajo la forma de fotones en el infrarrojo lejano”, explica Jarugula. “Esto excita las moléculas de agua y provoca las emisiones de agua que los científicos pueden observar. En este caso, el fenómeno nos ayudó a detectar emisiones de agua en esta galaxia masiva", prosigue. Esta correlación podría servir para usar el agua como marcador de los procesos de formación estelar, y luego aplicarlo a otras galaxias a escala cosmológica”.
Agua y monóxido de carbono en SPT0311-58
Estas imágenes muestran las líneas moleculares y el continuo de polvo observados por ALMA para el agua y el monóxido de carbono en la pareja de jóvenes galaxias masivas jóvenes conocida como SPT0311-58.
Al estudiar las primeras galaxias que se formaron en el Universo, los científicos pueden entender mejor el nacimiento, el crecimiento y la evolución del Universo y todo lo que contiene, incluidos nuestro Sistema Solar y la Tierra. “Las primeras galaxias fabricaban estrellas a un ritmo mil veces mayor que la Vía Láctea”, apunta la investigadora. “Al estudiar el polvo y el gas presentes en estas galaxias muy jóvenes obtenemos información sobre sus propiedades, como cuántas estrellas se están formando allí, la velocidad a la que el gas se convierte en estrellas y cómo las galaxias interactúan entre ellas y con el medio interestelar, entre otras”.
Según Jarugula, queda mucho por aprender sobre SPT0311-58 y las galaxias del Universo primitivo. “Este estudio no solo proporciona respuestas sobre dónde y cuán lejos puede haber agua en el Universo, sino que también ha suscitado una importante pregunta: ¿cómo pudo todo ese gas y polvo combinarse para dar nacimiento a estrellas y galaxias tan temprano en la historia del Universo? Para responder se necesitan más estudios sobre estas galaxias incubadoras de estrellas y otras similares que nos permitan entender mejor la formación y evolución estructural del Universo primitivo”, comenta.
Moléculas tan importantes para la existencia de la vida en la Tierra como el agua y el monóxido de carbono se forman en el Universo tan pronto como pueden
“Sin embargo, los resultados son alentadores, ya que ponen de manifiesto el poder de ALMA, los cuales se suman a una creciente colección de observaciones del Universo primitivo”, celebra por su parte Joe Pesce, astrofísico y director del programa de ALMA en la Fundación Nacional de Ciencia de los Estados Unidos. “Estas moléculas tan importantes para la existencia de la vida en la Tierra se forman tan pronto como pueden, y su observación nos permite atisbar los procesos fundamentales de un Universo muy diferente del que habitamos hoy”, concluye.
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