Los astrónomos descubren vastas galaxias antiguas, que podrían arrojar luz sobre la materia oscura.
ALMA identificó 39 tenues galaxias invisibles para el telescopio espacial Hubble en la zona más lejana del Universo observada por este último, a 10.000 millones de años luz de distancia. En esta imagen se comparan las observaciones de ALMA y del telescopio Hubble. Los cuadros numerados de 1 a 4 corresponden a los lugares donde se encuentran estas galaxias invisibles para el telescopio Hubble.
Créditos: Universidad de Tokio/CEA/NAOJ.
Los astrónomos utilizaron el poder combinado de múltiples observatorios astronómicos en todo el mundo y en el espacio para descubrir un tesoro de galaxias masivas antiguas previamente desconocidas. Este es el primer descubrimiento múltiple de esta naturaleza y tal abundancia de este tipo de galaxias desafía los modelos actuales del Universo. Estas galaxias también están íntimamente conectadas con agujeros negros supermasivos y la distribución de materia oscura.
El Telescopio Espacial Hubble nos dio acceso sin precedentes al Universo nunca antes visto, pero incluso es ciego a algunas de las piezas más fundamentales del rompecabezas cósmico. Los astrónomos del Instituto de Astronomía de la Universidad de Tokio querían ver algunas cosas que durante mucho tiempo sospecharon que podrían estar allí, pero que Hubble no pudo mostrarles. Nuevas generaciones de observatorios astronómicos finalmente han revelado lo que buscaban.
“Esta es la primera vez que se confirma una población tan grande de galaxias masivas durante los primeros 2 mil millones de años de la vida del universo de 13.7 mil millones de años. Antes eran invisibles para nosotros “, dijo el investigador Tao Wang. “Este hallazgo contraviene los modelos actuales para ese período de evolución cósmica y ayudará a agregar algunos detalles, que han estado faltando hasta ahora”.
Impresión artística de las galaxias distantes observadas con ALMA. ALMA identificó galaxias débiles invisibles para el telescopio espacial Hubble. Los investigadores suponen que esas galaxias oscuras para el HST son los antepasados de las galaxias elípticas masivas en el Universo actual.
Crédito: NAOJ.
Pero, ¿cómo puede ser invisible algo tan grande como una galaxia?
“La luz de estas galaxias es muy tenue con largas longitudes de onda invisibles para nuestros ojos e indetectables por Hubble”, explicó el profesor Kotaro Kohno. “Entonces recurrimos al Atacama Large Millimeter / submillimeter Array (ALMA), que es ideal para ver este tipo de objetos. Tengo una larga historia con esa instalación y sabía que ofrecería buenos resultados “.
A pesar de que estas galaxias fueron las más grandes de su tiempo, la luz de ellas no solo es débil sino que también se extiende debido a su inmensa distancia. A medida que el universo se expande, la luz que pasa se estira, por lo que la luz visible se alarga y se convierte en infrarroja. La cantidad de estiramiento permite a los astrónomos calcular qué tan lejos está algo, lo que también te dice cuánto tiempo atrás la luz que estás viendo fue emitida por el objeto en cuestión.
“Fue difícil convencer a nuestros pares de que estas galaxias eran tan viejas como sospechábamos que eran. Nuestras sospechas iniciales sobre su existencia provienen de los datos infrarrojos del Telescopio Espacial Spitzer ”, continuó Wang. “Pero ALMA tiene ojos agudos y revela detalles en longitudes de onda submilimétricas, la mejor longitud de onda para mirar a través del polvo presente en el Universo primitivo. Aun así, se necesitaron más datos del imaginativamente llamado Telescopio Muy Grande (VLT) en Chile para demostrar realmente que estábamos viendo galaxias masivas antiguas donde no se había visto ninguna antes “.
Otra razón por la que estas galaxias parecen tan débiles es porque las galaxias más grandes, incluso en la actualidad, tienden a estar cubiertas de polvo, lo que las oscurece más que sus hermanas galácticas más pequeñas.
¿Y qué implica el descubrimiento de estas galaxias masivas?
“Cuanto más masiva es una galaxia, más masivo es el agujero negro supermasivo en su corazón. Entonces, el estudio de estas galaxias y su evolución nos dirá más sobre la evolución de los agujeros negros supermasivos también ”, dijo Kohno. “Las galaxias masivas también están íntimamente conectadas con la distribución de materia oscura invisible. Esto juega un papel en la configuración de la estructura y distribución de las galaxias. Los investigadores teóricos necesitarán actualizar sus teorías ahora “.
Agrandar imagen. ALMA es el telescopio más potente que existe para el estudio del Universo. Sin embargo, ALMA no se asemeja a la imagen que muchos tienen de un telescopio gigante. No utiliza los espejos reflectores brillantes de los telescopios que captan la luz visible y el infrarrojo; en su lugar, está compuesto por múltiples (66) antenas.
Crédito: ALMA Observatory.
Lo que también es interesante es cómo estas 39 galaxias son diferentes de las nuestras. Si nuestro Sistema Solar estuviera dentro de una de ellas y tu miraras al cielo en una noche despejada, verías algo muy diferente al patrón familiar de la Vía Láctea.
“Por un lado, el cielo nocturno parecería mucho más majestuoso. La mayor densidad de estrellas significa que habría muchas más estrellas cercanas al parecer más grandes y brillantes “, explicó Wang. “Pero a la inversa, la gran cantidad de polvo significa que las estrellas más lejanas serían mucho menos visibles, por lo que el fondo de estas brillantes estrellas cercanas podría ser un gran vacío oscuro”.
Como esta es la primera vez que se descubre una población de galaxias de este tipo, las implicaciones de su estudio solo ahora se están dando a conocer. Puede haber muchas sorpresas por venir.
“Estas gigantescas galaxias son invisibles en longitudes de onda ópticas, por lo que es extremadamente difícil hacer una espectroscopia, una forma de investigar las poblaciones estelares y la composición química de las galaxias. ALMA no es bueno en esto y necesitamos algo más “, concluyó Wang. “Estoy ansioso por que los próximos observatorios como el telescopio espacial James Webb nos muestren de qué están hechas realmente estas bestias primordiales”.
Fuente: Universidad de Tokio.
Artículo original: “A long time ago, galaxies far, far away. Astronomers discover vast ancient galaxies, which could shed light on dark matter.” Aug. 8, 2019.
Paper: T. Wang, C. Schreiber, D. Elbaz, Y. Yoshimura, K. Kohno, X. Shu, Y. Yamaguchi, M. Pannella, M. Franco, J. Huang, C.F. Lim & W.H. Wang, “A dominant population of optically invisible massive galaxies in the early Universe,” (‘Población dominante de galaxias masivas invisibles en el espectro óptico en el Universo primitivo’), Nature: August 7, 2019, doi:10.1038/s41586-019-1452-4.
Material relacionado:
La noticia publicada por ALMA Observatory:
ALMA identifica antepasados oscuros de galaxias elípticas masivas. Aug. 8 , 2019
Otros artículos sobre hallazgos de galaxias en el Universo temprano:
Después de casi 20 años, se ha roto el récord de la radio galaxia más distante jamás descubierta. Un equipo dirigido por El estudiante Postdoctoral Aayush Saxena (Observatorio de Leiden, Países Bajos) encontró una radiogalaxia de una época en que el Universo tenía solo el 7% de su edad actual, a una distancia de 12 mil millones de años luz:
Astronomers report the most distant radio galaxy ever discovered. Netherlands Research School for Astronomy/Phys.org. Aug. 8, 2018.
Un equipo dirigido por el Dr. David Sobral, de la Universidad de Lancaster, hizo un mapeo en 3D del Universo temprano usando el telescopio Subaru en Hawai y el telescopio Isaac Newton en las Islas Canarias. Mirando hacia atrás en el tiempo a 16 épocas diferentes entre hace 11 y 13 mil millones de años, los investigadores descubrieron casi 4000 galaxias tempranas, muchas de las cuales se habrán convertido en galaxias como nuestra propia Vía Láctea:
Astrophysicists map the infant universe in 3-D and discover 4,000 early galaxies. Royal Astronomical Society / EurekAlert. April 3, 2018.
Encontrar las primeras galaxias es un poco como buscar una aguja en un pajar, excepto que la aguja es prácticamente invisible y el pajar es del tamaño del Universo. Sin embargo, a los científicos les gusta el desafío, y algunos astrónomos intrépidos han encontrado una de las galaxias más distantes hasta la fecha:
Gazing into the Abyss: Detecting One of the First Galaxies. Joanna Bridge. Astrobites. Feb 25, 2016.
La comprensión del Universo se revolucionó cuando Galileo giró su telescopio hacia los cielos en 1608. Las lentes en ese primer telescopio, aunque crudas, aumentaron la luz lo suficiente como para revelar que Júpiter tenía lunas orbitando, que la Luna tenía montañas y cráteres. , y que Venus exhibió fases. En la edad moderna en un intento por encontrar las primeras galaxias,el investigador Zheng y su equipo, también utilizaron una lente, aunque en este caso era una lente gravitacional , para encontrar una galaxia candidata que, según muestran, es probable que esté en el desplazamiento al rojo 9.6. ¡Además, también afirman que sus observaciones son consistentes con una galaxia que se formó en un desplazamiento al rojo de z ~ 14, cuando el Universo tenía solo unos 300 millones de años! :
A Lens to the Early Universe. Chris Faesi. Astrobites. April 14, 2012.
¿Cómo se veían las primeras estrellas? Nunca habíamos visto una antes, pero el Universo primitivo nos dejó una gran cantidad de pistas:
Ancient Stars from the Cosmic Dawn. Suk Sien Tie. Astrobites. Nov. 19, 2015.
Astrónomos de la Australian National University (ANU) han encontrado los restos fantasmales de una de las primeras estrellas del Universo dentro de una rara y antigua estrella muy, muy lejana al otro lado de nuestra galaxia:
Astronomers find traces of one of the first stars. Australian National University. Aug. 2, 2019.
Videos de Charlas y Conferencias Públicas:
¿Cuándo se formaron las primeras estrellas? ¿Y cómo se reunieron para formar las primeras galaxias?
The Early Universe – Professor Carolin Crawford. Gresham College. Feb. 4, 2015. Tiene transcripción.
Luego del Big Bang, puede haber habido un momento en que las estrellas como nuestro Sol y las galaxias como nuestra Vía Láctea no existían, porque el Universo era más denso de lo que es ahora. El profesor de Harvard Abraham (Avi) Loeb explora cómo y cuándo se formaron las primeras estrellas y galaxias:
How Did the First Stars and Galaxies Form?. Dr. Avi Loeb. University of California Television (UCTV) May 12, 2011.
Vivimos en una época emocionante, en que los seres humanos están cerca de observar el Universo en el tiempo a lo largo de toda su historia. En la Parte 1 de la siguiente conferencia, se analiza nuestro esfuerzo por observar las galaxias más distantes y, al mismo tiempo, las más tempranas del Universo, y expone nuestra comprensión actual de cómo se forman y evolucionan las galaxias durante la infancia del Universo:
Bright Galaxies, Dark Universe, Part I: The Dawn of Galaxies.
Dr. Guillermo Blanc . Carnegie Astronomy Lecture Series. June 27, 2012.
Aunque las galaxias forman rápidamente la mayoría de sus estrellas temprano en sus vidas, no han terminado de crecer. En la Parte 2 de nuestra historia, exploramos los procesos que transforman las galaxias de las burbujas amorfas en el universo temprano a la diversa gama de espirales y elípticas que vemos hoy:
Bright Galaxies, Dark Universe Part II: Adulthood to Retirement.
Curiosidades:
Panspermia Galáctica.
Los científicos han teorizado que la vida puede ser distribuida en todo el Sistema Solar por meteoritos, asteroides, planetoides y otros objetos astronómicos. Esta teoría, conocida como Panspermia, se basa en la idea de que los microorganismos y los precursores químicos de la vida pueden sobrevivir al ser transportados de un cuerpo del Sistema Solar a otro.
Esta ilustración muestra el primer asteroide interestelar: ‘Oumuamua. Este objeto único fue descubierto el 19 de Octubre de 2017 por el telescopio Pan-STARRS 1, en Hawái. Posteriores observaciones llevadas a cabo con el VLT (Very Large Telescope) de ESO, en Chile, y con otros observatorios del mundo, muestran que este objeto ha viajado por el espacio durante millones de años antes de su encuentro casual con nuestro sistema estelar. ‘Oumuamua’ parece ser un objeto metálico o rocoso, muy alargado y de un color rojo oscuro, con unos 400 metros de largo, y nunca antes se había observado un objeto parecido en el Sistema Solar.
Crédito: ESO/M. Kornmesser. Ver video.
El año pasado (2018) el pasaje por el Sistema Solar del primer visitante interestelar, Oumuamua, dio origen a una cantidad de trabajos de investigación. Uno de ellos llevado adelante por un equipo de investigadores del Centro Harvard- Smithsonian de Astrofísica (CfA) realizó un estudio que consideró si la panspermia podría ser posible a escala galáctica. Según el modelo que crearon, determinaron que toda la Vía Láctea (e incluso otras galaxias) podrían estar intercambiando los componentes necesarios para la vida, según lo explica el siguiente artículo:
The Milky Way Could Be Spreading Life From Star to Star. Matt Williams. Universe Today. Oct. 15, 2018.
Un aspecto interesante es el siguiente:
Si encontraramos vida extraterrestre, surgirán nuevas preguntas. Por ejemplo, ¿surgió esa vida espontáneamente? ¿O podría haberse extendido desde otro lugar? Si la vida hubiese cruzado el vasto abismo del espacio interestelar hace mucho tiempo, ¿cómo lo sabríamos?
Una nueva investigación realizada por los astrofísicos Henry Lin y Avi Loeb de Harvard, muestra que si la vida puede viajar entre las estrellas (panspermia), se propagaría en un patrón característico que podríamos identificar:
Interstellar Seeds Could Create Oases of Life. Harvard – Smithsonian Center for Astrophysics. Aug. 27, 2015.
