ALMA detecta galaxias en colisión en comienzos del Universo

17 junio, 2019

Artículo Científico

Un equipo de investigadores observó, gracias al Atacama Large Millimeter/submillimeter Array(ALMA), señales de oxígeno, carbono y polvo en una galaxia del Universo primitivo, 13.000 millones de años atrás. Esta es la galaxia más antigua donde se ha detectado esta combinación de señales. Al comparar las diferentes señales, los investigadores llegaron a la conclusión de que en realidad se trata de dos galaxias en colisión, las más antiguas descubiertas a la fecha.

Takuya Hashimoto, de la Universidad Waseda, en Japón, y su equipo usaron ALMA para observar B14-65666, un objeto situado a 13.000 millones de años luz de la Tierra, en la constelación Sextans, el Sextante. Como la velocidad de la luz es finita, las señales de B14-65666 captadas hoy tuvieron que viajar durante 13.000 millones de años para llegar hasta nosotros. En otras palabras, estas ondas nos proporcionan una imagen de la galaxia tal como era hace 13.000 millones de años, es decir, solo 1.000 millones de años después del Big Bang.

ALMA detectó emisiones de radio de oxígeno, carbono y polvo en B14-65666. Esta es la galaxia más antigua donde se ha detectado esta combinación de señales. Las señales múltiples son importantes para los astrónomos porque brindan información complementaria.

El análisis de los datos reveló que las emisiones se dividen en dos grupos. En observaciones realizadas anteriormente con el telescopio espacial Hubble (HST), se habían detectado dos cúmulos estelares en B14-65666. Ahora, con las tres señales detectadas por ALMA, los investigadores pudieron demostrar que los dos grupos de señales forman parte de un mismo sistema, aunque tienen velocidades de desplazamiento distintas. Esto indica que los dos grupos corresponden a dos galaxias en proceso de fusión. Se trata de las galaxias en colisión más antiguas que se han detectado hasta ahora. El equipo de investigación calcula que la masa estelar total de B14-65666 equivale a menos del 10 % de la masa estelar de la Vía Láctea, lo cual demuestra que B14-65666 se encuentra en las primeras etapas de su evolución. Ahora bien, pese a estar en su infancia, B14-65666 produce estrellas 100 veces más rápido que la Vía Láctea. Esta actividad de formación estelar es otro indicio importante de fusión galáctica, puesto que la compresión del gas en las galaxias en colisión produce naturalmente brotes de formación estelar.

“Con los precisos datos de ALMA y el HST, sumados a técnicas avanzadas de análisis de datos, logramos armar el rompecabezas para mostrar que B14-65666 es un par de galaxias en colisión perteneciente a la era en que el Universo era muy joven”, explica Hashimoto. “La detección de ondas de radio de tres fuentes en un objeto tan distante muestra claramente la gran capacidad de ALMA para investigar el Universo distante”.

Las galaxias modernas como nuestra Vía Láctea han experimentado innúmeras fusiones, muchas veces violentas. A veces son galaxias más grandes que se tragan a una más pequeña. En algunos casos más raros, son galaxias de tamaño similar que se fusionan para formar una galaxia más grande. Como las fusiones son etapas fundamentales de la evolución de las galaxias, muchos astrónomos buscan estudiar la historia de este fenómeno.

“Nuestro próximo paso es buscar nitrógeno, otro elemento químico muy importante, e incluso moléculas de monóxido de carbono”, adelanta Akio Inoue, profesor de la Universidad Waseda. “El objetivo final es entender la circulación y acumulación de elementos y material en los procesos de formación y evolución galáctica”.

Información adicional

Los resultados de este estudio se publicaron en el artículo de T. Hashimoto et al. titulado “Big Three Dragons”: a z = 7.15 Lyman Break Galaxy Detected in [OIII] 88 um, [CII] 158 um, and Dust Continuum with ALMA” (‘Tres grandes dragones: galaxia con discontinuidad de Lyman z = 7.15 en [OIII] 88 mm, [CII] 158 mm y continuo de polvo con ALMA’) en la revista Publications of the Astronomical Society of Japanel 18 de junio de 2019.

El equipo de investigación estuvo integrado por: Takuya Hashimoto (Universidad Waseda/ Universidad Osaka Sangyo/Observatorio Astronómico Nacional de Japón), Akio Inoue (Universidad Waseda/ Universidad Osaka Sangyo), Ken Mawatari (Universidad Osaka Sangyo/Universidad de Tokio), Yoichi Tamura (Universidad de Nagoya), Hiroshi Matsuo (Observatorio Astronómico Nacional de Japón/SOKENDAI), Hisanori Furusawa (Observatorio Astronómico Nacional de Japón), Yuichi Harikane (Universidad de Tokio), Takatoshi Shibuya (Instituto de Tecnología de Kitami), Kirsten K. Knudsen (Chalmers University of Technology), Kotaro Kohno (Universidad de Tokio), Yoshiaki Ono (Universidad de Tokio), Erik Zackrisson (Universidad de Uppsala), Takashi Okamoto (Universidad de Hokkaido), Nobunari Kashikawa (Observatorio Astronómico Nacional de Japón/SOKENDAI/Universidad de Tokio), Pascal A. Oesch (Universidad de Ginebra), Masami Ouchi (Universidad de Tokio of Tokyo/ Observatorio Astronómico Nacional de Japón), Kazuaki Ota (Universidad de Kioto), Ikkoh Shimizu (Universidad de Osaka), Yoshiaki Taniguchi (Universidad Abierta de Japón), Hideki Umehata (Universidad Abierta de Japón/RIKEN), Darach Watson (Universidad de Copenhague).

La investigación fue financiada con fondos de MEXT/JSPS KAKENHI (nº 26287034, 17H01114, 17H06130, 18H04333, 16H02166, 17K14252, JP17H01111, 16J03329, 15H02064, 19J01620), la Beca de Investigación Científica de ALMA NAOJ nº 2016-01A y fondos de la Agencia Espacial Nacional de Suecia, el Instituto Kavli de Cosmología de la Universidad de Cambridge y la Fundación Knut y Alice Wallenberg.

El Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), una instalación astronómica internacional, es una asociación entre el Observatorio Europeo Austral (ESO), la Fundación Nacional de Ciencia de EE. UU. (NSF) y los Institutos Nacionales de Ciencias Naturales de Japón (NINS) en cooperación con la República de Chile. ALMA es financiado por ESO en representación de sus estados miembros, por NSF en cooperación con el Consejo Nacional de Investigaciones de Canadá (NRC) y el Ministerio de Ciencia y Tecnología de Taiwán (MOST), y por NINS en cooperación con la Academia Sinica (AS) de Taiwán y el Instituto de Ciencias Astronómicas y Espaciales de Corea del Sur (KASI).

La construcción y las operaciones de ALMA son conducidas por ESO en nombre de sus estados miembros; por el Observatorio Radioastronómico Nacional (NRAO), gestionado por Associated Universities, Inc. (AUI), en representación de Norteamérica; y por el Observatorio Astronómico Nacional de Japón (NAOJ) en nombre de Asia del Este. El Joint ALMA Observatory (JAO) tiene a su cargo la dirección general y la gestión de la construcción, así como la puesta en marcha y las operaciones de ALMA.

Imágenes

Imagen compuesta de B14-65666 donde se aprecia la distribución del polvo (rojo), el oxígeno (verde) y el carbono (azul) observados por ALMA y las estrellas (blanco) observadas por el telescopio espacial Hubble. Créditos: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), telescopio espacial Hubble NASA/ESA, Hashimoto et al.

Imagen compuesta de B14-65666 donde se aprecia la distribución del polvo (rojo), el oxígeno (verde) y el carbono (azul) observados por ALMA y las estrellas (blanco) observadas por el telescopio espacial Hubble. Créditos: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), telescopio espacial Hubble NASA/ESA, Hashimoto et al.

 

Representación artística de las galaxias en colisión B14-65666, a 13.000 millones de años luz. Créditos: NAOJ.

Representación artística de las galaxias en colisión B14-65666, a 13.000 millones de años luz. Créditos: NAOJ.