El Observatorio ALMA identifica los antepasados oscuros de las galaxias elípticas masivas

Representación artística de las distantes galaxias observadas con ALMA. ALMA identificó galaxias tenues invisibles para el telescopio espacial Hubble. Para el equipo de investigación, estas galaxias preceden a las galaxias elípticas masivas del Universo actual. Créditos: NAOJ.

Gracias al Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), un grupo de astrónomos identificó 39 galaxias que son invisibles para el telescopio espacial Hubble, en la zona más lejana del Universo observada por este último, a 10.000 millones de años luz de distancia. Estas galaxias son diez veces más abundantes que aquellas galaxias de masa similar que el Hubble solo puede detectar en luz visible. Para el equipo de investigación, estas tenues galaxias preceden a las galaxias elípticas masivas del Universo actual. No obstante, en ninguna teoría de la evolución del Universo se había predicho la existencia de una población tan numerosa de galaxias masivas y oscuras que producen estrellas. Los nuevos resultados obtenidos con ALMA ponen en tela de juicio nuestra comprensión del Universo primitivo. Los hallazgos de este estudio se publicaron en la última edición de la revista Nature.

“En estudios anteriores se habían encontrado galaxias extremadamente activas en cuanto a formación de estrellas en el Universo primitivo, pero su población es bastante acotada”, explica Tao Wang, autor principal de esta investigación, quien se desempeña en la Universidad de Tokio, el Comisariado de Energía Atómica y Energías Alternativas de Francia (CEA) y el Observatorio Astronómico Nacional de Japón (NAOJ). “Los procesos de formación estelar son menos intensos en las oscuras galaxias que identificamos, pero estas galaxias son 100 veces más abundantes que las que generan brotes de formación estelar extremos.Es importante estudiar un componente tan importante de la historia del Universo para entender cómo se forman las galaxias”.

Wang y su equipo usaron ALMA para observar tres ventanas del Universo primitivo abiertas por el telescopio espacial Hubble: las del estudio CANDELS. Los astrónomos descubrieron 63 objetos extremadamente rojos en las imágenes infrarrojas obtenidas por el telescopio espacial Spitzer de la NASA, demasiado rojos para ser detectados por el telescopio Huble. Sin embargo, la capacidad de resolución espacial limitada del telescopio Spitzer les impidió estudiarlos en detalle y saber qué eran.

ALMA detectó emisiones de ondas submilimétricas provenientes de 39 de estos 63 objetos extremadamente rojos. Gracias a su alta resolución y sensibilidad, ALMA confirmó que se trataba de galaxias masivas que producen estrellas 100 veces más rápido que la Vía Láctea. Estas galaxias son representativas de la mayoría de las galaxias masivas presentes en el Universo hace 10.000 millones de años, muchas de las cuales no se habían detectado en observaciones anteriores.

ALMA identificó 39 galaxias invisibles para el telescopio espacial Hubble en la zona más lejana del Universo observada por este último, a 10.000 millones de años luz de distancia. En esta imagen se comparan las observaciones de ALMA y del telescopio Hubble. Los cuadros numerados de 1 a 4 corresponden a los lugares donde se encuentran dichas galaxias que el Hubble no puede detectar. Créditos: Universidad de Tokio/CEA/NAOJ.

“Al mantener esta tasa de formación estelar, estas galaxias observadas con ALMA probablemente se convertirán en la primera población de galaxias elípticas masivas formadas en el Universo primitivo”, sostiene David Elbaz, astrónomo de la CEA y coautor del artículo. “Pero hay un problema: son mucho más abundantes de lo que se podría esperar”. Según los astrónomos, se observó una densidad de 530 objetos por grado cuadrado del cielo, una cifra que excede con creces los modelos teóricos y simulaciones informáticas actuales. Asimismo, según un modelo del Universo ampliamente aceptado con un tipo de materia oscura específico, es difícil que se haya formado un gran número de objetos masivos en una etapa tan temprana del Universo. Estos resultados de ALMA ponen en tela de juicio lo que se sabía hasta ahora de la evolución del Universo.

“Al igual que la galaxia M87, donde se encuentra el primer agujero negro del que se obtuvo una imagen recientemente, las galaxias elípticas masivas se encuentran en el corazón de los cúmulos de galaxias. Los científicos creen que en estas galaxias la mayoría de las estrellas se formó en el Universo primitivo”, señala Kotaro Kohno, profesor de la Universidad de Tokio y miembro del equipo de investigación. “Sin embargo, las observaciones anteriores en busca de los progenitores de estas galaxias masivas no habían dado frutos porque se habían buscado únicamente galaxias fácilmente detectables con el telescopio Hubble. El hallazgo de este gran número de galaxias masivas invisibles para el telescopio Hubble constituye una prueba directa de la formación de galaxias masivas durante los primeros 1.000 millones de años del Universo”. Se necesitan más observaciones detalladas con ALMA y el telescopio espacial James Webb de la NASA para obtener más información fundamental sobre la naturaleza de estas galaxias. Con nuevos estudios se podrá obtener un panorama completo de la formación de las galaxias en el Universo primitivo”.

Fuente: https://www.almaobservatory.org/

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