Caracterización de las galaxias emergentes. Las nuevas galaxias se identifican a partir de imágenes profundas (izquierda y arriba, a la derecha, imágenes de Hubbble) y su distancia y composición química se miden con VIMOS y VLT (derecha, abajo). NASA-ESA, colaboración VUDS.
Un equipo internacional de astrónomos ha descubierto una población de pequeñas galaxias emergentes a más de 11.000 millones de años luz de la Tierra, que aporta importante información sobre las primeras fases de formación de las galaxias.
Aunque escasas, estas galaxias emergentes o embrionarias ofrecen detalles sin precedentes sobre las condiciones físicas extremas que se dieron cuando se formaron las primeras galaxias inmediatamente después del Big Bang, según se explica en un comunicado.
El descubrimiento ha sido posible gracias a que los astrónomos han forzado a los mayores telescopios a llegar a sus límites. Los resultados se publican en la revista Nature Astronomy.
El nacimiento y los primeros momentos de la evolución de las galaxias, como nuestra Vía Láctea, ocurrido cientos de millones de años después del Big Bang, resulta todavía inaccesible en gran parte con los medios de observación actuales.
En las últimas décadas, las galaxias han podido ser observadas hasta una época conocida como la “edad oscura”, que tuvo lugar los primeros 700 millones de años después del Big Bang, cuando el universo estaba lleno de una nube de hidrógeno densa.
Esas primeras galaxias eran muy débiles y estaban sumidas en un torbellino gaseoso. Por eso resulta muy difícil observarlas con los recursos actuales. Su nacimiento y primeros momentos no habían sido observados en detalle hasta ahora.
De hecho, las nuevas galaxias continuaron formándose después de la edad oscura y el nuevo estudio ha podido identificarlas mil millones de años después de esa época, cuando el universo no tenía sino el 5 por ciento de su edad actual.
El hecho de estar algo más cerca de nosotros y habiendo salido ya del torbellino gaseoso en que se encontraban, ha permitido que su observación resultara posible, lo que ha permitido a estos astrónomos conocer sus propiedades en esos primeros momentos de su vida cósmica.
Aunque escasas, estas galaxias emergentes o embrionarias ofrecen detalles sin precedentes sobre las condiciones físicas extremas que se dieron cuando se formaron las primeras galaxias inmediatamente después del Big Bang, según se explica en un comunicado.
El descubrimiento ha sido posible gracias a que los astrónomos han forzado a los mayores telescopios a llegar a sus límites. Los resultados se publican en la revista Nature Astronomy.
El nacimiento y los primeros momentos de la evolución de las galaxias, como nuestra Vía Láctea, ocurrido cientos de millones de años después del Big Bang, resulta todavía inaccesible en gran parte con los medios de observación actuales.
En las últimas décadas, las galaxias han podido ser observadas hasta una época conocida como la “edad oscura”, que tuvo lugar los primeros 700 millones de años después del Big Bang, cuando el universo estaba lleno de una nube de hidrógeno densa.
Esas primeras galaxias eran muy débiles y estaban sumidas en un torbellino gaseoso. Por eso resulta muy difícil observarlas con los recursos actuales. Su nacimiento y primeros momentos no habían sido observados en detalle hasta ahora.
De hecho, las nuevas galaxias continuaron formándose después de la edad oscura y el nuevo estudio ha podido identificarlas mil millones de años después de esa época, cuando el universo no tenía sino el 5 por ciento de su edad actual.
El hecho de estar algo más cerca de nosotros y habiendo salido ya del torbellino gaseoso en que se encontraban, ha permitido que su observación resultara posible, lo que ha permitido a estos astrónomos conocer sus propiedades en esos primeros momentos de su vida cósmica.
Combinación de telescopios
Para identificar y estudiar las propiedades de las nuevas galaxias, un equipo internacional de astrónomos ha seguido una metodología diferente. Ha necesitado un importante esfuerzo de observación que ha implicado al VIMOS Ultra-Deep Survey (VUDS) y al Very Large Telescope (VLT) del Observatorio Europeo Austral en Chile. Gracias a la espectroscopia muy sensible obtenida con el espectrógrafo VIMOS en el VLT, completada con imágenes de telescopio espacial Hubble (NASA-ESA), los astrónomos han podido estudiar las propiedades de estas galaxias infantiles con unos detalles sin precedentes.
“Por primera vez hemos podido observar una población de galaxias muy jóvenes que presentan todas las propiedades que se supone tuvieron las primeras galaxias surgidas en los primeros momentos del universo, y con unos detalles sin equivalentes”, explica Ricardo Amorin, del Observatorio Astronómico de Roma.
Los espectros obtenidos con VIMOS ponen en evidencia que estas galaxias son muy ricas en gas ionizado, “con muy poco polvo y elementos metálicos, como el carbono y el oxígeno, que son producidos por las primeras estrellas masivas en una galaxia y dispersados mucho antes de que estas estrellas mueran”, precisa Enrique Perez-Montero, del Instituto de Astrofísica de Andalucía y co-autor del artículo.
Estas estrellas muy calientes iluminan (ionizan) el gas ambiental antes de morir en una supernova, mediante una gigantesca explosión que produce flujos de gas a gran escala y origina así el gas y los elementos metálicos.
Los autores consideran que este mecanismo podría explicar cómo las primeras galaxias del universo han proliferado con sus elementos metálicos y han limpiado el entorno gaseoso, poniendo fin a la edad oscura.
Adriano Fontana, también del Observatorio de Roma y coautor del artículo, explica: “nosotros observamos estas galaxias en lo que parece ser su primer episodio de formación masiva de estrellas, lo que las hace muy luminosas”.
Olivier Le Fèvre, del Laboratorio de Astrofísica de Marsella, añade: “hemos podido encontrar estas galaxias gracias a las observaciones muy profundas de una muestra sin precedentes de más de dos mil galaxias. Las imágenes del telescopio espacial Hubble muestran galaxias 30 veces más pequeñas y 100 veces menos masivas que nuestra Vía Láctea, con formas compactas e irregulares que se presentan a veces formando parejas de galaxias que se unieron”.
Las galaxias descubiertas en este estudio clarifican desde una nueva perspectiva el proceso todavía ampliamente desconocido de la formación de las primeras galaxias del universo. La metodología utilizada prepara a los astrónomos para una mejor interpretación de los datos que serán obtenidos con el futuro telescopio espacial James Webb (JWST, NASA-ESA-CSA), que será lanzado desde Kourou a finales de 2018.
Una época excitante y potencialmente revolucionaria de la cosmología observacional y del estudio de la formación de las galaxias acaba de comenzar, concluye el comunicado del Laboratorio de Astrofísica de Marsella.
Para identificar y estudiar las propiedades de las nuevas galaxias, un equipo internacional de astrónomos ha seguido una metodología diferente. Ha necesitado un importante esfuerzo de observación que ha implicado al VIMOS Ultra-Deep Survey (VUDS) y al Very Large Telescope (VLT) del Observatorio Europeo Austral en Chile. Gracias a la espectroscopia muy sensible obtenida con el espectrógrafo VIMOS en el VLT, completada con imágenes de telescopio espacial Hubble (NASA-ESA), los astrónomos han podido estudiar las propiedades de estas galaxias infantiles con unos detalles sin precedentes.
“Por primera vez hemos podido observar una población de galaxias muy jóvenes que presentan todas las propiedades que se supone tuvieron las primeras galaxias surgidas en los primeros momentos del universo, y con unos detalles sin equivalentes”, explica Ricardo Amorin, del Observatorio Astronómico de Roma.
Los espectros obtenidos con VIMOS ponen en evidencia que estas galaxias son muy ricas en gas ionizado, “con muy poco polvo y elementos metálicos, como el carbono y el oxígeno, que son producidos por las primeras estrellas masivas en una galaxia y dispersados mucho antes de que estas estrellas mueran”, precisa Enrique Perez-Montero, del Instituto de Astrofísica de Andalucía y co-autor del artículo.
Estas estrellas muy calientes iluminan (ionizan) el gas ambiental antes de morir en una supernova, mediante una gigantesca explosión que produce flujos de gas a gran escala y origina así el gas y los elementos metálicos.
Los autores consideran que este mecanismo podría explicar cómo las primeras galaxias del universo han proliferado con sus elementos metálicos y han limpiado el entorno gaseoso, poniendo fin a la edad oscura.
Adriano Fontana, también del Observatorio de Roma y coautor del artículo, explica: “nosotros observamos estas galaxias en lo que parece ser su primer episodio de formación masiva de estrellas, lo que las hace muy luminosas”.
Olivier Le Fèvre, del Laboratorio de Astrofísica de Marsella, añade: “hemos podido encontrar estas galaxias gracias a las observaciones muy profundas de una muestra sin precedentes de más de dos mil galaxias. Las imágenes del telescopio espacial Hubble muestran galaxias 30 veces más pequeñas y 100 veces menos masivas que nuestra Vía Láctea, con formas compactas e irregulares que se presentan a veces formando parejas de galaxias que se unieron”.
Las galaxias descubiertas en este estudio clarifican desde una nueva perspectiva el proceso todavía ampliamente desconocido de la formación de las primeras galaxias del universo. La metodología utilizada prepara a los astrónomos para una mejor interpretación de los datos que serán obtenidos con el futuro telescopio espacial James Webb (JWST, NASA-ESA-CSA), que será lanzado desde Kourou a finales de 2018.
Una época excitante y potencialmente revolucionaria de la cosmología observacional y del estudio de la formación de las galaxias acaba de comenzar, concluye el comunicado del Laboratorio de Astrofísica de Marsella.
Referencia
Analogues of primeval galaxies two billion years after the Big Bang. Nature Astronomy 1, Article number: 0052 (2017), 2 mars 2017.
Analogues of primeval galaxies two billion years after the Big Bang. Nature Astronomy 1, Article number: 0052 (2017), 2 mars 2017.