ALMA reescribe la historia del “Baby Boom” estelar del universo

Artículo publicado el 13 de marzo de 2013 en ESO

Observaciones llevadas a cabo con el conjunto ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) muestran que los estallidos de formación estelar más potentes del cosmos tuvieron lugar mucho antes de lo que se pensaba. Los resultados se han publicado en un conjunto de artículos que aparecen en la revista Nature el 14 de marzo de 2013, y en la revista Astrophysical Journal. La investigación es el ejemplo más reciente de los descubrimientos realizados por el nuevo observatorio internacional ALMA, que hoy celebra su inauguración.

Se cree que los estallidos de formación estelar más intensos tuvieron lugar en el universo temprano en galaxias masivas y brillantes. Estas galaxias con estallidos de formación estelar convierten vastas reservas de gas y polvo cósmicos en nuevas estrellas a un ritmo frenético — muchos cientos de veces más rápido que en imponentes galaxias espirales como nuestra propia galaxia, la Vía Láctea. Si miramos hacia el espacio lejano, a galaxias tan distantes que su luz ha tardado muchos miles de millones de años en llegar hasta nosotros, los astrónomos pueden observar ese periodo activo de la juventud del Universo.

Galaxias vistas por ALMA

Galaxias vistas por ALMA Crédito: ESO


“Cuanto más lejos está la galaxia, más atrás miramos en el tiempo, por lo que, midiendo sus distancias podemos componer una cronología de cuán vigoroso era el Universo generando nuevas estrellas en las diferentes etapas de sus 13 700 millones de historia”, afirma Joaquin Vieira (California Institute of Technology, USA), quien ha liderado el equipo y es el autor principal del artículo de la revista Nature.

El equipo internacional de investigadores descubrió primero estas distantes y enigmáticas galaxias con estallidos de formación estelar con el telescopio de diez metros SPT (South Pole Telescope) de la Fundación Nacional para la Ciencia de los Estados Unidos y, posteriormente, utilizó ALMA para obtener una visión más cercana y explorar el “baby boom” estelar en el universo joven. Se sorprendieron al encontrar que muchas de estas galaxias polvorientas con formación estelar están aún más lejos de lo esperado. Esto significa que, en proporción, los estallidos de formación estelar tuvieron lugar hace unos doce mil millones de años, cuando el universo tenía menos de dos mil millones de años — todo mil millones de años antes de lo que se pensaba.

Dos de estas galaxias son las más lejanas de su tipo jamás descubiertas — tan lejanas que su luz comenzó su viaje cuando el universo solo tenía mil millones de años. Es más, entre los récords que se han batido, se halla el hecho de que se han encontrado moléculas de agua, siendo las observaciones de agua en el cosmos más distantes jamás publicadas hasta el momento.

El equipo utilizó la sensibilidad sin igual de ALMA para captar la luz de 26 de esas galaxias en longitudes de onda de alrededor de tres milímetros. La luz en determinadas longitudes de onda se produce por las moléculas de gas de estas galaxias, y las longitudes de onda se desplazan debido a la expansión del universo a lo largo de los miles de millones de años que tarda la luz en llegar a nosotros. Midiendo el desplazamiento de la longitud de onda, los astrónomos pueden calcular el tiempo que ha tardado la luz en llegar y situar cada galaxia en el punto correcto de la historia del cosmos.

“La sensibilidad de ALMA y el amplio rango de longitudes de onda nos permiten hacer medidas en pocos minutos por cada galaxia — unas cien veces más rápido que antes”, afirma Axel Weiss (Instituto Max-Planck de Radioastronomía, Bonn, Alemania), quien lideró el trabajo para medir las distancias a las galaxias. “Antes, una medida de este tipo habría sido un trabajo laborioso de combinación de datos de dos tipos de telescopios, uno del rango visible-infrarrojo y otro de ondas de radio”.

En la mayoría de los casos, las observaciones de ALMA por sí solas pueden precisar las distancias, pero para unas pocas galaxias el equipo combinó los datos de ALMA con medidas de otros telescopios, incluyendo APEX (Atacama Pathfinder Experiment) y el VLT (Very Large Telescope) de ESO.

Los astrónomos utilizaban solo una parte del conjunto de antenas, 16 de las 66 totales, ya que el observatorio estaba aún en construcción, a una altitud de 5000 metros en el remoto Llano de Chajnantor, en los Andes chilenos. Una vez completado, ALMA es aún más sensible, y podrá detectar galaxias incluso más débiles. Por ahora, los astrónomos localizaron las más brillantes. También tuvieron ayuda de la naturaleza: pudieron utilizar el fenómeno de lentes gravitatorias, un efecto predicho por la teoría de la relatividad general de Einstein en el que la luz de una galaxia distante se distorsiona por la influencia gravitatoria de una galaxia de fondo cercana, que actúa como una lente y hace que la fuente distante aparezca más brillante.

Para comprender con precisión hasta qué punto esta lente gravitatoria había aumentado el brillo de las galaxias, el equipo tomó imágenes más precisas de las mismas utilizando ALMA en longitudes de onda de unos 0,9 milímetros.

“Estas hermosas imágenes de ALMA muestran las galaxias de fondo torcidas en múltiples arcos de luz conocidos como anillos de Einstein, rodeando a las galaxias que están delante”, dice Yashar Hezaveh (Universidad McGill, Montreal, Canadá), quien lideró el estudio de las lentes gravitatorias. “Estamos utilizando la ingente cantidad de materia oscura que rodea a las galaxias que están a mitad de camino en el universo como telescopios cósmicos para hacer que las galaxias aún más alejadas parezcan más grandes y más brillantes”.

El análisis de la distorsión revela que algunas de las galaxias con formación estelar brillan tanto como 40 billones de Soles, y la lente gravitatoria las ha aumentado más de 22 veces.

“Solo unas pocas galaxias de las observadas con este efecto de lente gravitatoria habían sido detectadas antes en esas longitudes de onda submilimétricas, pero ahora SPT y ALMA han descubierto docenas de ellas”, declaró Carlos De Breuck (ESO), miembro del equipo. “Este tipo de ciencia ya había sido hecha anteriormente sobre todo en longitudes de onda del rango visible con el telescopio espacial Hubble, pero nuestros resultados demuestran que ALMA es un nuevo y potente jugador en este campo”.

“Este es un gran ejemplo de colaboración de astrónomos de todo el mundo, trabajando juntos para hacer un impresionante descubrimiento con una instalación de ´última tecnología”, afirmó el miembro del equipo Daniel Marrone (Universidad de Arizona, EE.UU.). “Esto es solo el principio de ALMA y del estudio de estas galaxias con estallidos de formación estelar. Nuestro siguiente paso es estudiar estos objetos en detalle y hacernos una idea más exacta de cómo y por qué se forman estrellas a esos ritmos de producción tan increíbles”.


Fecha Original: 13 de marzo de 2013
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Comments (7)

  1. reneco

    ALMA impresionante instrumento para ampliar las capacidades de nuestros sentidos, ahora a tener la serenidad y liberarnos de prejuicios para interpretar de manera coherente lo que estamos observando

  2. Ariel

    Argentina y Brasil están por construir un radiotelescopio de 12 metros de diámetro, que podrá ser usado en red con ALMA (se llamará LLAMA, por “Long Latin American Milimeter Array”) y aumentará mucho la resolución de éste, ya que estará a 200 km del complejo.

  3. Fandila

    ¿Se puede entender que la explosión del Big Bang fuera realmente como el de una bomba de racimo progresiva en un tiempo? ¿O no tiene nada que ver?
    El descubrimiento lógica sí que tiene,desde luego,y de como la gran singularidad fuera transformando y desparramando su contenido con menor violencia de la esperada.

    • reneco

      El nombre de Big Bang viene de una gran explosión pero no me gusta la analogía porque da la impresión de una explosión vista de afuera, es difícil imaginarse una explosión vista desde adentro y por definición el universo es todo lo que existe entonces no se lo puede ver de afuera pues todo lo que existe está dentro de el, a mi me gusta un poco mas una analogía de un cono en crecimiento en que nosotros estamos en la punta (no hay manera de estar en otro punto del cono) y todo lo observable está en la superficie de este, mientras mas alejado de la punta del cono mas alejado en el tiempo esta ese punto.
      En este cono en crecimiento siempre la materia-energía se a mantenido constante

      • Fandila

        Ese es el concepto que debiera ser, pero no el que suele impartirse como gran inflación y cuyas causas no se justifican.

  4. Ricardo Carmona

    No se mucho de esto pero hace ya mucho tempo encontre una teoria que se referia al origen del universo como la explosion de un astro solar gigantesco del que se deribaron muchos grandes soles individuales que al estallar formaron galaxias. Creo que el enlace a esa teoria es: centro de investigaciones generales o algo asi. Si aun existe esa teoria seria bueno visitarla de nuevo.

    • Estimado Ricardo:

      Al leer “tus recuerdos”, me vinieron a la memoria a mí, otros de cuando era niño en el cual me contaron algo parecido pero, referido a panes y peces.

      Ya tendría que haber sido grande aquel astro para que de él, surgiera todo un universo. Lo cierto es que, ahí andamos con el tira y afloja del Big Bang que, cada día convence menos y los cosmólogos andan a la búsqueda de una explicación que finalmente, coincida con todo lo que hemos llegado a poder observar.

      La radiación del fondo de microondas es un gran apoyo para el Bib Bang pero…

      En fin, amigo mío, lo cierto es que, como nos decía Popper:

      “Cuanto más sabemos, más consciente somos de lo poco que sabemos y, mientras que nuestros conocimientos son limitados, nuestra ignorancia es infinita”

      Pero una cosa es cierta, que no cejamos en el empeño por saber y por desvelar los secretos de la Naturaleza y, enlazo con otra cita, ahora de Hilbert que, en su tumba dejó ordenado que grabaran unas letras que dijeran:

      “Tenemos que saber, y sabremos”

      Un saludo cordial.

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