Universo temprano

El universo temprano poblado de galaxias enanas

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Un gran número de galaxias enanas descubiertas en el Universo temprano
22/11/2016 de University of California, Riverside / The Astrophysical Journal

Massive cluster of galaxies Abell 1689 creates a strong gravitational effect on background and older galaxies, seen as arcs of light. Image credit: NASA, ESA, B. Siana, and A. Alavi

El masivo cúmulo de galaxias Abell 1689 crea un fuerte efecto gravitatorio sobre galaxias más antiguas que se hallan por detrás y que se observan como arcos de luz. Crédito: NASA, ESA, B. Siana, y A. Alavi.

 

Un equipo de investigadores, dirigido por astrónomos de la Universidad de California en Riverside, ha descubierto por vez primera una gran población de galaxias enanas lejanas que podrían revelar detalles importantes sobre un periodo productivo de formación de estrellas en el universo hace miles de millones de años.

Aunque son las galaxias más diminutas y pequeñas del Universo, las galaxias enanas se piensa que jugaron un papel importante durante la era de la reionización transformando el universo temprano oscuro, neutro y opaco en uno que es brillante, ionizado y transparente. A pesar de su importancia, las galaxias enanas lejanas son esquivas porque son extremadamente débiles y están fuera del alcance de los mejores telescopios. Esto significa que la imagen actual del universo temprano no es completa.

Sin embargo, existe un modo de superar esa limitación. Tal como predice la teoría de la relatividad general  de Einstein, un objeto masivo como una galaxia situada en la línea visual hacia otro objeto más alejado puede actuar como una lente natural, intensificando la luz que procede de la fuente lejana. Este fenómeno, conocido como lente gravitatoria, hace que el objeto lejano parezca más brillante y grande. Por tanto, estos telescopios naturales nos permiten descubrir galaxias enanas lejanas no vistas.

Para comprobarlo, en 2014 un equipo de investigadores observó un cúmulo de galaxias que produce un efecto de lente gravitatoria y tuvieron una primera señal de la presencia de una gran población de galaxias enanas lejanas. Ahora, han utilizado la cámara WFC3 del telescopio espacial para tomar imágenes profundas de tres cúmulos de galaxias. Y han encontrado una gran población de galaxias enanas lejanas de cuando el universo tenía entre 2 mil millones y 6 mil millones de años de edad. Esta época cósmica es crítica puesto que se trata de la más productiva en formación de estrellas del Universo.

El estudio demuestra que este tipo de galaxias fue mucho más abundante en aquellos tiempos tempranos, siendo mucho más numerosas que las galaxias brillantes. Y a pesar de su poco brillo, estas galaxias enanas producen más de la mitad de la luz ultravioleta de esta era, ionizando el gas de hidrógeno neutro que predominaba en el universo hasta entonces (proceso conocido como reionización del Universo).

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Actualizado ( Martes, 22 de Noviembre de 2016 11:54 )  http://observatori.uv.es/index.php?option=com_content&view=article&id=7979%3Aun-gran-numero-de-galaxias-enanas-descubiertas-en-el-universo-temprano&catid=52%3Anoticosmos&Itemid=74&lang=es

El Universo Temprano

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ALMA observa, por primera vez, cómo se forman las galaxias en el universo temprano

22 de Julio de 2015

El Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) se ha utilizado para detectar las nubes de gas con formación estelar más distantes encontradas hasta ahora en galaxias normales del universo temprano. Las nuevas observaciones permiten a los astrónomos empezar a ver cómo se construyeron las primeras galaxias y cómo despejaron la niebla cósmica en la época de reionización. Esta es la primera vez que pueden verse este tipo de galaxias como algo más que manchas difusas.

Cuando las primeras galaxias se empezaron a formar, unos cuantos cientos de años después del Big Bang, el universo estaba poblado por una niebla de gas de hidrógeno. A medida que empezaron a aparecer y a aumentar las fuentes brillantes — tanto estrellas como cuásares alimentados por enormes agujeros negros — estas despejaron la niebla e hicieron el universo transparente a la luz ultravioleta [1]. Los astrónomos llaman a esto la época de reionización, pero poco se sabe sobre estas primeras galaxias y, hasta ahora, sólo se han visto como manchas muy tenues. Sin embargo, gracias a nuevas observaciones que utilizan las capacidades de ALMA, esto está empezando a cambiar.

Un equipo de astrónomos, liderado por Roberto Maiolino (Laboratorio Cavendish e Instituto Kavli de Cosmología, Universidad de Cambridge, Reino Unido), observó con ALMA unas galaxias que habían sido vistas tan solo unos 800 millones de años después del Big Bang [2]. Los astrónomos no buscaban la luz de las estrellas, sino el débil resplandor del carbono ionizado [3] procedente de las nubes de gas a partir de las cuales se formaron las estrellas. Querían estudiar la interacción entre una generación joven de estrellas y los fríos grumos que se estaban uniendo en el interior de estas primeras galaxias.

Tampoco buscaban esos escasos objetos extremadamente brillantes — tales como cuásares o galaxias con tasas muy altas de formación estelar — que ya habían sido observados. En su lugar, se concentraron en buscar galaxias algo menos llamativas y mucho más comunes: galaxias que reionizaron el universo y llegaron a convertirse en la mayoría de las galaxias que vemos actualmente a nuestro alrededor.

ALMA consiguió captar una señal tenue, pero clara, de carbono (que brillaba intensamente) de una de las galaxias, llamada BDF2399. Sin embargo, este resplandor no provenía del centro de la galaxia, sino más bien de uno de sus lados.

El coautor, Andrea Ferrara (Esuela Normal Superior, Pisa, Italia) explica el significado de los nuevos descubrimientos: “Se trata de la detección más distante hecha hasta ahora de este tipo de emisión de una galaxia ‘normal’, vista menos de mil millones de años después del Big Bang. Nos da la oportunidad de ver la acumulación de las primeras galaxias. Por primera vez estamos viendo galaxias tempranas, no sólo como pequeñas manchas, ¡sino como objetos con estructura interna!“.

Los astrónomos piensan que el motivo por el cual el brillo no está en el centro de la galaxia puede deberse a que las nubes centrales están siendo perturbadas por el entorno hostil creado por las estrellas recién formadas (tanto por su intensa radiación como por los efectos de explosiones de supernova), mientras que el resplandor del carbono es el trazador de gas frío que está siendo acretado desde el medio intergaláctico.

Combinando las nuevas observaciones de ALMA con simulaciones por ordenador, ha sido posible comprender en detalle los procesos clave que tienen lugar dentro de las primeras galaxias. Los efectos de la radiación de las estrellas, la supervivencia de nubes moleculares, el escape de las radiaciones ionizantes y la compleja estructura del medio interestelar ahora pueden calcularse y compararse con la observación. Se cree que BDF2399 puede ser un ejemplo típico de las galaxias responsables de la reionización.

Hemos estado intentando entender el medio interestelar y la formación de las fuentes de reionización durante muchos años. Finalmente, es muy emocionante ser capaces de probar las predicciones y las hipótesis con datos reales de ALMA y abrir así un nuevo conjunto de preguntas. Este tipo de observaciones nos permitirán aclarar muchos de los controvertidas problemas que tenemos con la formación de las primeras estrellas y galaxias en el universo“, añade Andrea Ferrara.

Roberto Maiolino concluye: “sin ALMA, este estudio habría sido sencillamente imposible, ya que ningún otro instrumento puede alcanzar la sensibilidad y la resolución espacial necesarias. Aunque esta es una de las observaciones más profundas de ALMA hasta el momento, aún está lejos de alcanzar su capacidad máxima. En el futuro, ALMA obtendrá imágenes de la estructura fina de las galaxias primordiales y trazará en detalle la formación de las primeras galaxias.”

Fuente: http://www.eso.org/public/chile/news/eso1530/