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Galaxia bebé giratoria descubierta con la ayuda de un telescopio cósmico.

Galaxia

Créditos de las imagenes: Ver al final de la nota..

Los astrónomos han encontrado una galaxia bebé en rotación 1/100 del tamaño de la Vía Láctea en un momento en que el Universo tenía solo el siete por ciento de su edad actual.

Gracias a la ayuda del efecto de lente gravitacional, el equipo pudo explorar por primera vez la naturaleza de las «galaxias normales» pequeñas y oscuras en el Universo temprano, representativas de la población principal de las primeras galaxias, lo que avanza enormemente nuestra comprensión  de la fase inicial de la evolución de las galaxias.

“Muchas de las galaxias que existían en el Universo temprano eran tan pequeñas que su brillo está muy por debajo del límite de los telescopios más grandes actuales en la Tierra y en el Espacio.

Esto dificulta el estudio de sus propiedades y estructura interna”, dice Nicolas Laporte.

«Sin embargo, la luz proveniente de la galaxia llamada RXCJ0600-z6, fue muy aumentada por lentes gravitacionales, lo que la convierte en un objetivo ideal para estudiar las propiedades y la estructura de las galaxias bebés típicas».

La lente gravitacional es un fenómeno natural en el que la luz emitida por un objeto distante es desviada por la gravedad de un cuerpo masivo como una galaxia o un cúmulo de galaxias ubicado en primer plano.

El nombre «lente gravitacional» se deriva del hecho de que la gravedad del objeto masivo actúa como una lente.

Cuando miramos a través de una lente gravitacional, la luz de los objetos distantes se intensifica y sus formas se estiran.

En otras palabras, es un «telescopio natural» flotando en el espacio.

El equipo de ALMA Lensing Cluster Survey (ALCS) utilizó ALMA para buscar una gran cantidad de galaxias en el Universo temprano que han sido agrandadas por lentes gravitacionales.

Combinando el poder de ALMA, con la ayuda de los telescopios naturales, los investigadores pueden descubrir y estudiar galaxias más débiles.

La Universidad Ben-Gurion también participa en el descubrimiento.

Un investigador del departamento de física de BGU, el Dr. Adi Zitrin, es miembro de la ALCS y uno de los autores principales de uno de los artículos de descubrimiento.

“Nuestra principal contribución al descubrimiento fue doble: primero, la construcción de uno de los modelos de lentes gravitacionales clave utilizados para analizar la naturaleza de lentes múltiples de la fuente, con una tubería que habíamos desarrollado para este propósito”, dice Zitrin.

“En segundo lugar, los datos espectroscópicos que obtuvimos con el telescopio Gemini ubicado en la cima de Mauna Kea en Hawai’i nos ayudaron a corroborar el corrimiento al rojo de la fuente y, por lo tanto, la confiabilidad de las líneas de emisión observadas por ALMA”.

Zitrin añade que «es fantástico ver el rango de la ciencia habilitada por las lentes gravitacionales en los últimos años.

Las lentes, junto con los instrumentos nuevos y avanzados que se están construyendo, como el Telescopio Espacial James Webb (JWST), seguramente conducirán a más emocionantes y descubrimientos sin precedentes «.

¿Por qué es crucial explorar las galaxias más débiles del Universo temprano?

La teoría y las simulaciones predicen que la mayoría de las galaxias formadas unos cientos de millones de años después del Big-Bang son pequeñas y, por lo tanto, débiles.

Aunque se han observado previamente varias galaxias en el Universo temprano, las estudiadas se limitaron a los objetos más masivos, y por lo tanto a las galaxias menos representativas, en el Universo temprano, debido a las capacidades de los telescopios.

La única forma de comprender la formación estándar de las primeras galaxias y obtener una imagen completa de la formación de las galaxias es centrarse en las galaxias más débiles y numerosas.

El equipo de ALCS realizó un programa de observación a gran escala que tomó 95 horas.

Es un tiempo muy largo para las observaciones de ALMA, para observar las regiones centrales de 33 cúmulos de galaxias que podrían causar lentes gravitacionales.

Uno de estos cúmulos, llamado RXCJ0600-2007, está ubicado en la dirección de la constelación de Lepus, y tiene una masa 1000 billones de veces la del Sol.

El equipo descubrió una única galaxia distante que está siendo afectada por la lente gravitacional creada por este telescopio natural.

ALMA detectó la luz de los iones de carbono y el polvo de estrellas en la galaxia y, junto con los datos tomados con el telescopio Gemini, determinó que la galaxia se ve como era unos 900 millones de años después del Big Bang.

Un análisis más detallado de estos datos sugirió que una parte de esta fuente se ve 160 veces más brillante de lo que es intrínsecamente.

Al medir con precisión la distribución de masa del cúmulo de galaxias, es posible «deshacer» el efecto de lente gravitacional y restaurar la apariencia original del objeto ampliado.

Al combinar datos del Telescopio Espacial Hubble y el Very Large Telescope del Observatorio Europeo Austral con un modelo teórico, el equipo logró reconstruir la forma real de la galaxia distante RXCJ0600-z6.

La masa total de esta galaxia es aproximadamente de 2 a 3 mil millones de veces la del Sol, que es aproximadamente una centésima parte del tamaño de nuestra propia Vía Láctea.

Lo que asombró al equipo es que RXCJ0600-z6 está girando.

Tradicionalmente, se pensaba que el gas en las galaxias jóvenes tenía un movimiento caótico aleatorio.

Solo recientemente ALMA ha descubierto varias galaxias jóvenes en rotación que han desafiado el marco teórico tradicional, pero eran varios órdenes de magnitud más brillantes (más grandes) que RXCJ0600-z6.

“Nuestro estudio demuestra, por primera vez, que podemos medir directamente el movimiento interno de galaxias tan débiles (menos masivas) en el Universo temprano y compararlo con las predicciones teóricas”, dice Kotaro Kohno, profesor de la Universidad de Tokio. y líder del equipo ALCS.

“El hecho de que RXCJ0600-z6 tenga un factor de aumento muy alto también genera expectativas para futuras investigaciones”, explica Seiji Fujimoto, miembro de DAWN en el Instituto Niels Bohr.

“Esta galaxia ha sido seleccionada, entre cientos, para ser observada por el Telescopio Espacial James Webb (JWST), el telescopio espacial de próxima generación que se lanzará este otoño.

A través de observaciones conjuntas utilizando ALMA y JWST, revelaremos las propiedades del gas y las estrellas en una galaxia bebé y sus movimientos internos.

Cuando se completen el Telescopio de Treinta Metros y el Telescopio Extremadamente Grande, es posible que puedan detectar cúmulos de estrellas en la galaxia y posiblemente incluso resolver estrellas individuales.

Hay un ejemplo de lente gravitacional que se ha utilizado para observar una sola estrella a 9.5 mil millones de años luz de distancia, y esta investigación tiene el potencial de extender esto a menos de mil millones de años después del nacimiento del Universo”.

Arriba: Imagen del cúmulo de galaxias RXCJ0600-2007 tomada por el Telescopio Espacial Hubble de la NASA / ESA, combinada con imágenes de lentes gravitacionales de la galaxia distante RXCJ0600-z6, a 12.400 millones de años luz de distancia, observada por ALMA (mostrada en rojo). Debido al efecto de lente gravitacional del cúmulo de galaxias, la imagen de RXCJ0600-z6 se intensificó y amplió, y pareció estar dividida en tres o más partes.

Crédito: ALMA (ESO / NAOJ / NRAO), Fujimoto et al., NASA / ESA Hubble Space Telescope

Abajo: Imagen reconstruida de la galaxia distante RXCJ0600-z6 compensando el efecto de lente gravitacional causado por el cúmulo de galaxias. Los contornos rojos muestran la distribución de las ondas de radio emitidas por los iones de carbono capturados por ALMA, y los contornos azules muestran la propagación de la luz capturada por el Telescopio Espacial Hubble. La línea crítica, donde la intensidad de la luz de las lentes gravitacionales es máxima, corre a lo largo del lado izquierdo de la galaxia, por lo que esta parte de la galaxia se amplió aún más (imagen insertada).

Crédito: ALMA (ESO / NAOJ / NRAO), Fujimoto et al., NASA / ESA Hubble Space Telescope

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