ALMA observa la galaxia polvorienta oculta más distante a simple vista

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Crédito: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), C.M. Casey y col .; NRAO/AUI/NSF, B. Saxton

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Astrónomos usando el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) captaron la luz de una galaxia masiva vista tan solo 970 millones de años después del Big Bang. Esta galaxia, llamada MAMBO-9, es la galaxia polvorienta más distante que se haya observado sin la ayuda de una lente gravitacional. Las polvorientas galaxias formadoras de estrellas son los viveros estelares más intensos del Universo. Forman estrellas a una velocidad de miles de veces la masa del Sol al año (la tasa de formación de estrellas de nuestra Vía Láctea es solo de tres masas solares al año) y contienen cantidades masivas de gas y polvo. No se espera que tales galaxias monstruosas se hayan formado temprano en la historia del Universo, pero los astrónomos ya han descubierto varias de ellas como se vio cuando el cosmos tenía menos de mil millones de años. Una de ellas es la galaxia SPT0311-58, que ALMA observó en 2018.

Debido a su comportamiento extremo, los astrónomos piensan que estas galaxias polvorientas juegan un papel importante en la evolución del Universo. Pero encontrarlos es más fácil decirlo que hacerlo. «Estas galaxias tienden a esconderse a simple vista», dijo Caitlin Casey de la Universidad de Texas en Austin y autora principal de un estudio publicado en The Astrophysical Journal. «Sabemos que están ahí afuera, pero no son fáciles de encontrar porque su luz estelar está oculta en nubes de polvo».

La luz del MAMBO-9 ya fue detectada hace diez años por el coautor Manuel Aravena, utilizando el instrumento Max-Planck Millimeter BOlometer (MAMBO) en el telescopio IRAM de 30 metros en España y el interferómetro Plateau de Bure en Francia. Pero estas observaciones no fueron lo suficientemente sensibles como para revelar la distancia de la galaxia. “Teníamos dudas sobre si era real, porque no pudimos encontrarlo con otros telescopios. Pero si era real, tenía que estar muy lejos ”, dice Aravena, que en ese momento era estudiante de doctorado en Alemania y actualmente trabaja para la Universidad Diego Portales en Chile.

Gracias a la sensibilidad de ALMA, Casey y su equipo ahora han podido determinar la distancia de MAMBO-9. «Encontramos la galaxia en una nueva observación de ALMA diseñada específicamente para identificar galaxias polvorientas formadoras de estrellas en el Universo primitivo», dijo Casey. «Y lo que es especial acerca de esta observación, es que esta es la galaxia polvorienta más distante que hemos visto sin obstrucciones».

La luz de las galaxias distantes a menudo es obstruida por otras galaxias más cercanas a nosotros. Estas galaxias en el frente funcionan como una lente gravitacional: doblan la luz de la galaxia más distante. Este efecto de lente facilita a los telescopios detectar objetos distantes (así es como ALMA pudo ver la galaxia SPT0311-58). Pero también distorsiona la imagen del objeto, lo que hace que sea más difícil distinguir los detalles.

En este estudio, los astrónomos vieron MAMBO-9 directamente, sin lente, y esto les permitió medir su masa. “La masa total de gas y polvo en la galaxia es enorme: diez veces más que todas las estrellas en la Vía Láctea. Esto significa que todavía tiene que construir la mayoría de sus estrellas ”, explicó Casey. La galaxia consta de dos partes, y está en proceso de fusión.

Casey espera encontrar galaxias polvorientas más distantes con ALMA, lo que dará una idea de cuán comunes son, cómo se formaron estas galaxias masivas tan temprano en el Universo y por qué están tan polvorientas. «El polvo es normalmente un subproducto de las estrellas moribundas», dijo. “Esperamos cien veces más estrellas que polvo. Pero MAMBO-9 aún no ha producido tantas estrellas y queremos descubrir cómo se puede formar polvo tan rápido después del Big Bang «.

«Las observaciones con tecnología nueva y más capaz pueden producir resultados inesperados como MAMBO-9», dijo Joe Pesce, oficial de programas de la Fundación Nacional de Ciencias (NSF) para NRAO y ALMA. «Si bien es difícil explicar una galaxia tan masiva tan temprano en la historia del Universo, descubrimientos como este permiten a los astrónomos desarrollar una mejor comprensión y hacer más preguntas sobre el Universo».

La luz del MAMBO-9 viajó unos 13 mil millones de años para llegar a las antenas de ALMA (el Universo tiene aproximadamente 13.8 mil millones de años hoy). Eso significa que podemos ver cómo era la galaxia en el pasado (vea este video para aprender cómo funciona ALMA como máquina del tiempo). Hoy, la galaxia probablemente sería aún más grande, conteniendo cien veces más estrellas que la Vía Láctea, residiendo en un masivo cúmulo de galaxias.

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