Con un diámetro de 50 metros el Gran Telescopio Milimétrico es el instrumento más grande, de una sola abertura, y más sensible en el mundo para el estudio de la formación de estrellas. Operado conjuntamente por la Universidad de Massachusetts Amherst y de México, por el Instituto Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica, se ha utilizado recientemente para observar las galaxias más luminosas jamás vistas. Crédito: Universidad de Massachusetts Amherst / Smith College / James Lowenthal.
Astrónomos de la Universidad de Massachusetts Amherst informaron que han observado las galaxias más luminosas que se hayan visto en el Universo, objetos tan brillantes que los descriptores establecidos tales como “ultra” e “hiper-luminosa” que se utilizan para describir las galaxias más brillantes previamente conocidas ni siquiera se acercan. El autor principal y estudiante de licenciatura Kevin Harrington dice: “Hemos llegado a llamarlas ‘escandalosamente luminosas’ entre nosotros, porque no hay ningún término científico para aplicar.”
Harrington es un estudiante de alto nivel en el grupo de Astronomía del profesor Min Yun, que utiliza el Gran Telescopio Milimétrico (GTM, las siglas en Inglés son: LMT), que está situado en la cima de la Sierra Negra, un volcán extinguido de 15.000 pies (4600 metros) en el estado central de Puebla, un pico que acompaña a la montaña más alta de México.
Yun, Harrington y sus colegas también utilizaron telescopios espaciales de última generación y un experimento de cosmología del satélite en colaboración de ESA y NASA, Planck que sirvió para detectar el brillo del Big Bang y del fondo de microondas para este trabajo. Ellos estiman que las galaxias recientemente identificadas tienen una edad cercana a los 10 mil millones de años y se formaron sólo unos 4 mil millones de años después del Big Bang.
Harrington explica que en la categorización de las fuentes luminosas, los astrónomos llaman una galaxia infrarroja “ultra-luminosa” cuando tiene una calificación de alrededor de 1 billón de luminosidades solares, y que se eleva a nivel de “hiper-luminosa”cuando alcanza los 10 billones de luminosidades solares . Más allá de eso, para los 100 billones de luminosidades solares que es la que presentan los nuevos objetos, ” ni siquiera tenemos un nombre”, dice.
Yun añade: “Las existencia de las galaxias que encontramos no fue predicha por la teoría , son demasiado grandes y demasiado brillantes, por lo que en realidad nadie las había buscado antes”. Su descubrimiento ayudará a los astrónomos a entender más sobre el Universo temprano. “Sabiendo que existen realmente y cuánto han crecido en los primeros 4 mil millones de años desde el Big Bang nos ayuda a estimar la cantidad de material que estaba allí presente para su formación. Su existencia nos enseña sobre el proceso de recolección de la materia y el de formación de galaxias. Ellos sugieren que este proceso es más complejo de lo que mucha gente pensaba “.
Las galaxias recién observadas no son tan grandes como parecen, señalan los investigadores. Los estudios de seguimiento sugieren que su brillo extremo surge de un fenómeno conocido como lente gravitacional que magnifica la luz que pasa cerca de objetos masivos, según lo predicho por la teoría de la Relatividad General de Einstein. Como resultado de ello, desde la Tierra se ven cerca de 10 veces más brillantes de lo que realmente son. Aun así, son impresionantes, dice Yun.
La imagen de una galaxia distante lograda por el efecto de lente gravitatoria producido por otra galaxia (objeto lente) es un hecho bastante raro, añade, por lo que encontrar hasta ocho posibles objetos lentes como parte de esta investigación “es otro descubrimiento potencialmente importante.” Harrington señala que el descubrimiento de las lentes gravitacionales es como encontrar una aguja en un pajar , porque requiere una alineación precisa de los objetos con la Tierra. “Por encima de esto, la búsqueda de fuentes tan luminosas por el efecto de lentes gravitacionales es tan rara como encontrar el agujero de la aguja en el pajar”.
También llevaron a cabo análisis para demostrar que el brillo de las galaxias probablemente es debido únicamente a su increíblemente alta tasa de formación de estrellas . “La Vía Láctea produce unas pocas masas solares de estrellas por año, y estos objetos parecen estar formando una estrella cada hora”, dice Yun. Harrington añade, “Todavía no sabemos cuántas decenas a cientos de masas solares de gas se pueden convertir en estrellas tan eficientemente en estos objetos, y el estudio de ellos nos podría ayudar a averiguarlo.”
Para este trabajo, el equipo utilizó datos de las más poderosas instalaciones internacionales disponibles en la actualidad para lograr estos descubrimientos, el Planck Surveyor, el Herschel, y el LMT. Como explica Yun, la cobertura de todo el cielo del Planck es la única manera de encontrar estos objetos raros pero excepcionales, pero se necesitan las resoluciones mucho más altas del Herschel y el GTM para identificar su ubicación exacta.
Se sugiere: “Si el Planck dice que hay un objeto de interés en Boston, el Herschel y el LMT tienen la precisión para decir sobre que mesa se encuentra el objeto de un bar en particular junto al Fenway Park.” Con esta información, otro instrumento del LMT llamado ” Receptor de búsqueda de corrimiento al rojo” puede ser desplegado para determinar a qué distancia están, qué edad tienen estas galaxias y la cantidad de gas que contienen para sostener sus luminosidades extremas.
Otro aspecto de este proyecto es extraordinario, dice Yun. “Para un estudiante cursando una licenciatura realizar este tipo de estudio es realmente impresionante. En 15 años de enseñanza, he visto sólo unos pocos estudiantes que impulsaron un proyecto hasta el punto de publicar un artículo en una revista importante como esta. Kevin merece mucho crédito por este trabajo “.
Por su parte, Harrington, que se graduará en Mayo con una doble licenciatura en Astronomía y en Neurociencia, dice que planea comenzar su trabajo de doctorado en Septiembre en el Instituto Max Planck para la Astronomía de Alemania y la Universidad de Bonn, continuando esta investigación en la evolución de las galaxias.
Más información: KC Harrington et al. Ciencia temprana con el Gran Telescopio Milimétrico: Observaciones de fuentes extremadamente luminosas de alta z identificadas , Monthly Notices de la Royal Astronomical Society (2016). DOI: 10.1093 / MNRAS / stw614, arxiv.org/abs/1603.05622
Fuente: Universidad de Massachuetts Amherst. Artículo original: Astronomers report most outrageously luminous galaxies ever observed
