Las primeras galaxias no son tan pequeñas como parecen

La concepción de este artista ilustra la complejidad previamente desconocida de la joven galaxia, A1689-zD1. - ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), B. SAXTON (NRAO/AUI/NSF)

   MADRID, 15 Jun. (EUROPA PRESS) -

   Observaciones con el telescopio ALMA en Chile han proporcionado evidencia de que las primeras galaxias pueden ser más grandes y más complejas de lo pensado, alcanzando antes su 'mayoría de edad'.

   La investigación, presentada en la reunión 240 de la Sociedad Astronómica Estadounidense (AAS), detectó una cantidad significativa de gas frío y neutro en las regiones exteriores de la jóven galaxia A1689-zD1, así como salidas de gas caliente provenientes del centro de la galaxia. Los hallazgos se publicarán en una próxima edición de The Astrophysical Journal (ApJ).

   A1689-zD1, una galaxia joven, activa y formadora de estrellas que es un poco menos luminosa y menos masiva que la Vía Láctea, se encuentra aproximadamente a 13 mil millones de años luz en el cúmulo de la constelación de Virgo. Se descubrió escondiéndose detrás del cúmulo de galaxias Abell 1689 en 2007 y se confirmó en 2015 gracias a lentes gravitacionales, que amplificaron el brillo de la joven galaxia en más de 9 veces.

   Desde entonces, los científicos han seguido estudiando la galaxia como un posible análogo de la evolución de otras galaxias "normales". Esa etiqueta, normal, es una distinción importante que ha ayudado a los investigadores a dividir los comportamientos y características de A1689-zD1 en dos grupos: típico y poco común, con características poco comunes que imitan las de galaxias posteriores y más masivas.

   "A1689-zD1 se encuentra en el Universo primitivo, solo 700 millones de años después del Big Bang. Esta es la era en la que las galaxias apenas comenzaban a formarse", dijo Hollis Akins, estudiante de pregrado en astronomía en Grinnell College y autora principal de la investigación, en un comunicado. "Lo que estamos viendo en estas nuevas observaciones es evidencia de procesos que pueden contribuir a la evolución de lo que llamamos galaxias normales en oposición a las galaxias masivas. Más importante aún, estos procesos son los que previamente no creíamos aplicados a estas galaxias normales".

   Uno de estos procesos poco comunes es la producción y distribución de combustible para la formación de estrellas en la galaxia, y potencialmente mucho. El equipo utilizó el receptor Band 6 de alta sensibilidad de ALMA para localizar un halo de gas de carbono que se extiende mucho más allá del centro de la joven galaxia. Esto podría ser evidencia de formación estelar en curso en la misma región o el resultado de alteraciones estructurales, como fusiones o flujos de salida, en las primeras etapas de la formación de la galaxia.

   Según Akins, esto es inusual en las primeras galaxias. "El gas de carbono que observamos en esta galaxia se encuentra típicamente en las mismas regiones que el gas de hidrógeno neutro, que también es donde tienden a formarse nuevas estrellas. Si ese es el caso con A1689-zD1, es probable que la galaxia sea mucho más grande de lo que se pensaba anteriormente. También es posible que este halo sea un remanente de actividad galáctica anterior, como fusiones que ejercieron fuerzas gravitacionales complejas en la galaxia que llevaron a la expulsión de una gran cantidad de gas neutro a estas grandes distancias. En cualquier caso, la evolución temprana de esta galaxia probablemente fue activa y dinámica, y estamos aprendiendo que este puede ser un tema común, aunque previamente no observado, en la formación temprana de galaxias".

   Más que poco común, el descubrimiento podría tener implicaciones significativas para el estudio de la evolución galáctica, particularmente a medida que las observaciones de radio descubren detalles que no se ven en longitudes de onda ópticas.

   Seiji Fujimoto, investigador postdoctoral en el Cosmic Dawn Center del Instituto Niels Bohr y coautor de la investigación, dijo: "La emisión del gas de carbono en A1689-zD1 es mucho más extensa que lo que se observó con el telescopio espacial Hubble, y esto podría significar que las primeras galaxias no son tan pequeñas como parecen. Si, de hecho, las galaxias tempranas son más grandes de lo que creíamos anteriormente, esto tendría un gran impacto en la teoría de la formación y evolución de galaxias en el Universo temprano".

   Dirigido por Akins, el equipo también observó salidas de gas ionizado caliente, comúnmente causadas por una actividad galáctica violenta como las supernovas, que empujaban hacia afuera desde el centro de la galaxia. Es posible, dada su naturaleza potencialmente explosiva, que las salidas tengan algo que ver con el halo de carbono.

   "Los flujos de salida ocurren como resultado de una actividad violenta, como la explosión de supernovas, que arrojan material gaseoso cercano fuera de la galaxia, o los agujeros negros en los centros de las galaxias, que tienen fuertes efectos magnéticos que pueden expulsar material en poderosos chorros. Debido a esto, existe una gran posibilidad de que los flujos calientes tengan algo que ver con la presencia del halo de carbono frío", dijo Akins. "Y eso destaca aún más la importancia de la naturaleza multifásica, o de caliente a frío, del gas que sale".

   Darach Watson, profesor asociado en el Cosmic Dawn Center del Instituto Niels Bohr y coautor de la nueva investigación, confirmó que A1689-zD1 era una galaxia de alto corrimiento al rojo en 2015, lo que la convierte en la galaxia polvorienta más distante conocida.

   "Hemos visto este tipo de emisión de halo de gas extendido de galaxias que se formaron más tarde en el Universo, pero verlo en una galaxia tan temprana significa que este tipo de comportamiento es universal incluso en las galaxias más modestas que formaron la mayoría de las estrellas en el Universo. Universo primitivo. Comprender cómo ocurrieron estos procesos en una galaxia tan joven es fundamental para comprender cómo ocurre la formación de estrellas en el Universo primitivo", explicó.