2 de marzo de 2015

Una galaxia adelantada a su época

Tras suceder el Big Bang, hace unos 13.700 millones de años (año arriba, año abajo), el universo era oscuro. Al contrario de lo que puede parecer, el Big Bang no brilló porque era tanta la cantidad de materia y tan reducido el universo de aquel entonces que los fotones, esas partículas que forman la luz, no podían desplazarse. Todo eran tinieblas.

Pasada esa época oscura existió una época denominada "período de reionización" donde las primeras estrellas iluminaron el universo. Y de esa época es de donde procede la débil luz de la galaxia A1689-zD1: 700 millones de años después del Big Bang, lo que en Cosmología corresponde a un desplazamiento al rojo con valor z=7,5.

Imagen 1: Vista infrarroja de la lejana galaxia polvorienta A1689-zD1. Créditos: ESO / J. Richard.

Debido a ello, el equipo de astrónomos, liderado por Darach Watson de la Universidad de Copenhague (Dinamarca), esperaba una apariencia de galaxia recién formada, muy poco evolucionada.

Visión no directa

El grupo de astrónomos no observó la galaxia A1689-zD1 de manera directa, sino que lo hizo a través de una lente gravitatoria provocada por el cúmulo de galaxias Abell 1689 que aumenta el brillo de la débil galaxia en más de 9 veces.

En sus observaciones utilizaron el instrumento X-shooter instalado en el VLT (Very Large Telescope) y contrastaron los datos obtenidos con los aportados por el conjunto de radiotelescopios ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) de esa misma región.

Y ahí llegó la sorpresa: el estado evolutivo de la galaxia era mucho más avanzado de lo esperado.

No sería justo obviar el dato de que el telescopio espacial Hubble ya observó esta galaxia en febrero de 2008, pero no obtuvo resultados relevantes porque sus instrumentos no tenían la suficiente sensibilidad.

Imagen 2: Posición de la galaxia A1689-zD1 con respecto al cúmulo galáctico Abell 1689 observados por el telescopio espacial Hubble. Créditos: NASA / ESA / L. Bradley (Johns Hopkins University) / R. Bouwens (University of California en Santa Cruz) / H. Ford (Johns Hopkins University) / G. Illingworth (University of California en Santa Cruz).

Dilema evolutivo

La galaxia sorprendió por su rica complejidad química y su abundante polvo interestelar, del orden de la que puede encontrarse en una galaxia mucho más evolucionada.

Imagen 3: Visión de amplio campo del cielo que rodea al rico cúmulo de galaxias Abell 1689. Créditos: ESO / Digitized Sky Survey 2.

A esta edad se supone que la galaxia A1689-zD1 debía tener pocos elementos químicos pesados, esto es, elemenos más pesados que el helio, lo que en Astrofísica se conoce como metales.

Generación a generación

Y es lógico pensar que apenas hubiera metales porque estos se producen en el interior de las estrellas y se dispersan cuando las estrellas estallan como supernovas o dejan sus restos en las nebulosas planetarias.

Transcurridas varias generaciones de estrellas es cuando tendremos una gran abundancia de estos elementos como el carbono, el oxígeno o el hierro. Y dado que la galaxia A1689-zD1 es tan joven, no debería haber dado tiempo a generar tal cantidad de elementos pesados.

Imagen 4: Suma acumulativa del espectro sin binning. Los brazos del VIS y NIR se representan en azul y rojo, respectivamente. Las lagunas en el espectro acumulativo son debidas a la eliminación de las regiones afectadas por la fuerte absorción. Créditos: Nature / D. Watson et al.

Todavía no se responde todo

Pero la galaxia parecía estar emitiendo una gran cantidad de radiación en el infrarrojo lejano, indicando que ya había producido muchas de sus estrellas y cantidades significativas de metales, revelando también que su relación polvo-gas era similar a la de galaxias mucho más evolucionadas.

 Imagen 5: Comparativa de la región observada con varios filtros. Créditos: Nature / D. Watson et al.

"Aunque el origen del polvo galáctico sigue siendo un misterio, nuestros resultados indican que su producción es muy rápida, en un margen de 500 millones años desde el comienzo de la formación de estrellas en el universo. En términos cosmológicos, es un plazo muy corto, dado que la mayoría de las estrellas viven miles de millones de años", explica Watson.

Con estos nuevos resultados hemos sabido que el universo temprano funciona de una forma muy diferente a lo que suponíamos. Gracias a la nueva tecnología podemos observar cada vez mejor estos fenómenos que nos ayudan a comprender mejor todo lo que nos rodea, por muy lejos que esté.
Este trabajo de investigación se ha publicado el 2 de marzo de 2015 en la revista Nature bajo el título “A dusty, normal galaxy in the epoch of reionization”, por D. Watson et al.

El equipo que ha llevado a cabo la investigación está formado por D. Watson (Niels Bohr Institute/University of Copenhagen, Dinamarca), L. Christensen (University of Copenhagen, Dinamarca), K. K. Knudsen (Chalmers University of Technology, Suecia), J. Richard (CRAL/Observatoire de Lyon, Francia), A. Gallazzi (INAF-Osservatorio Astrofisico di Arcetri, Italia) and M. J. Michalowski (SUPA/Institute for Astronomy/University of Edinburgh/Royal Observatory, Reino Unido).
La imagen 2 fue tomada por el instrumento ACS (Advanced Camera for Surveys) instalado en el telescopio espacial Hubble con los siguientes filtros:
- Filtro Óptico en banda B (475 nm)
- Filtro Óptico en banda R (625 nm)
- Filtro Infrarrojo en banda Z (850 nm)

Artículo científico:

Referencias:

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