Detectada la galaxia más lejana

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Artículo publicado por Rod Pyle el 3 de septiembre de 2015 en Caltech News

Astrónomos de Caltech detectan la galaxia más lejana usando el Telescopio Keck.

Un equipo de investigadores de Caltech, que ha pasado años buscando los objetos más antiguos del universo, informa ahora de la detección de lo que podría ser la galaxia más lejana jamás hallada. En un artículo publicado el 28 de agosto de 2015 en Astrophysical Journal LettersAdi Zitrin, estudiante de posdoctorado con beca NASA Hubble en Astronomía, y Richard Ellis, que recientemente se retiró después de 15 años en la plantilla de Caltech, y que ahora es profesor de astrofísica en el University College, en Londres, describen las pruebas de una galaxia conocida como EGS8p7 que tiene más de 13 200 millones de años de antigüedad.

Galaxia EGS8p7

Galaxia EGS8p7 I. Labbé (Leiden University), NASA/ESA/JPL-Caltech

A principios de este año, EGS8p7 se había identificado como candidata para posterior investigación, basándose en datos recopilados por el Telescopio Espacial Hubble de la NASA y el  Telescopio Espacial Spitzer. Usando el espectrómetro multiobjeto para exploración infrarroja (MOSFIRE) en el Observatorio W.M. Keck en Hawái, los investigadores realizaron un análisis espectrográfico de la galaxia para determinar su desplazamiento al rojo. Los resultados del desplazamiento al rojo por el efecto Doppler, el mismo fenómeno que provoca que la sirena de un camión de bomberos suene más grave cuando pasa el camión. Con los objetos celestes, sin embargo, es la luz la que se “estira”, no el sonido; en lugar de una bajada audible en el tono, aquí hay un desplazamiento del color real hacia longitudes de ondas más rojas.

El desplazamiento al rojo, tradicionalmente, se usa para medir la distancia a las galaxias, pero es difícil de determinar cuando se observa los objetos más lejanos, y por tanto más antiguos, del universo. Inmediatamente después del Big Bang, el universo era una sopa de partículas cargadas, electrones y protones, y partículas de luz (fotones). Debido a que estos fotones eran desviados por electrones libres, el joven universo no podía transmitir la luz. Unos 380 000 años después del Big Bang, el universo se había enfriado lo suficiente como para permitir la combinación de electrones y protones para formar átomos de hidrógeno neutro, que llenaron todo el universo permitiendo que la luz viajase a través del cosmos. Luego, cuando el universo tenía apenas entre 500 millones y 1000 millones de años, aparecieron las primeras galaxias y reionizaron el gas neutro. El universo sigue estando ionizado en la actualidad.

Antes de la reionización, sin embargo, las nubes de átomos de hidrógeno neutro habría absorbido cierta radiación emitida por las jóvenes y recién formadas galaxias, incluyendo  la conocida como línea Lyman-alfa, la firma espectral del gas de hidrógeno caliente que alcanzó esta temperatura gracias a las emisiones ultravioletas procedentes de las nuevas estrellas, y un indicador de formación estelar habitualmente usado.

Debido a esta absorción, no debería, en teoría, haber sido posible observar una línea Lyman-alfa procedente de EGS8p7.

“Si observas las galaxias en los inicios del universo, existe una gran cantidad de hidrógeno neutro que no es transparente a esta emisión”, dice Zitrin. “Esperábamos que la mayor parte de la radiación procedente de esta galaxia fuese absorbida por el hidrógeno en el espacio intermedio, pero aún vemos Lyman-alfa procedente de esta galaxia”.

Lo detectaron usando el espectrómetro MOSFIRE, que capturó la firma química de todas las estrellas de las galaxias lejanas en las longitudes de onda del infrarrojo cercano (0,97-2,45 micrómetros, o millonésimas de metro).

“El aspecto más sorprendente del descubrimiento actual es que hemos detectado esta línea Lyman-alfa en una galaxia aparentemente tenue con un desplazamiento al rojo de 8,68, lo que se corresponde con una época en la que el universo debería lleno de nubes de hidrógeno que absorberían esta emisión”, apunta Ellis. Antes de su descubrimiento, la galaxia más lejana detectada tenía un desplazamiento al rojo de 7,73.

Una posible razón por la que el objeto podría ser visible a pesar de las nubes de hidrógeno, señalan los investigadores, es que la reionización del hidrógeno no sucedió de manera uniforme. “Las pruebas procedentes de distintas observaciones indican que el proceso de reionización, probablemente, se hizo por zonas”, comenta Zitrin. “Algunos objetos son tan brillantes que formaron una burbuja de hidrógeno ionizado, pero todo el proceso no es coherente en todas las direcciones”.

“La galaxia que hemos observado, EGS8p7, que es inusualmente luminosa, puede estar alimentada por una población de estrellas anormalmente caliente, y puede tener propiedades especiales que le permitieran crear una gran burbuja de hidrógeno ionizado mucho antes de lo que fue posible para  galaxias más comunes en esa época”, explica Sirio Belli, estudiante graduado en Caltech que trabajó en el proyecto.

“Estamos actualmente calculando en mayor detalle las posibilidades exactas de encontrar esta galaxia y ver una emisión procedente de la misma, y comprender si tenemos que revisar la cronología de la reionización, que es una de la preguntas clave a responder en nuestra comprensión de la evolución del universo”, comenta Zitrin.

2 comentarios

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  • Candidato a galaxia EGS8p7: Desplazamiento al rojo z = 8,68
    Con los últimos valores de consenso del modelo Lambda-CDM, estos son los valores cosmológicos de la nueva galaxia:
    -Tiempo empleado por la luz en llegar a nosotros=13.226 millones de años
    -Edad del Universo cuando partió la luz que vemos ahora=573 millones de años
    -Distancia a la que se encuentra en este momento=30.444 millones de años luz, (9.334 Mpc)
    -Velocidad a la que en este momento se aleja de nosotros=2,11 veces la velocidad de la luz
    -Distancia a la que estaba la galaxia cuando la luz que vemos ahora partió hacia nosotros=3.145 millones de años luz, (964 Mpc)
    Saludos.

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