ALMA detecta gas molecular más tenue observado a la fecha

7 diciembre, 2015

Gracias al Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) un equipo de astrónomos descubrió el gas molecular más tenue que se haya observado a la fecha, tras detectar la absorción de ondas de radio por nubes de gas presentes delante de brillantes objetos celestes. Esta sombra de radio reveló la composición y las condiciones del gas difuso en la Vía Láctea.

Para calibrar sus sistemas, ALMA observa objetos que emiten fuertes ondas de radio. En raras ocasiones, las señales de estas distantes fuentes tienen frecuencias de radio específicas que son absorbidas por gas presente entre éstas y la Tierra. Es un proceso similar a la forma en que un pedazo de vidrio de color proyecta una sombra colorida cuando recibe luz. Este fenómeno de absorción contiene información valiosa sobre las nubes de gas que absorben las señales de radio. Sin embargo, el número de sistemas de absorción molecular observados en frecuencias milimétricas y submilimétricas es muy limitado: apenas 30 en la Vía Láctea y unos pocos en otras galaxias.

Para encontrar más sistemas de este tipo, un equipo de investigación formado por Ryo Ando (estudiante de posgrado de la Universidad de Tokio), Kotaro Kohno (profesor de la Universidad de Tokio) y Hiroshi Nagai (profesor asociado de proyecto del Observatorio Astronómico Nacional de Japón) reunieron datos de calibración del Archivo de Datos de ALMA.

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Figura 1. Ilustración de sistemas de absorción. Las fuentes de calibración tienen espectros de radio planos. Las moléculas de la nube de gas interceptora absorben ondas de radio en frecuencias específicas según el tipo de molécula. Créditos: R. Ando (Universidad de Tokio), ESO/José Francisco Salgado

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Figura 2. Imagen de radio (arriba) y espectro (abajo) de J1717-337 generada por ALMA. Gracias a su alta sensibilidad, ALMA detecta muchas líneas de absorción provocadas por varias moléculas como HCN y HCO+. Créditos: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), R. Ando (Universidad de Tokio)

Al analizar los datos de 36 fuentes de calibración, el equipo descubrió tres nuevos sistemas de absorción y confirmó la existencia de uno que ya se había detectado. En una de las fuentes, J1717-337, se descubrió que la absorción era causada por diez moléculas diferentes, como C3H2, CS y HCS+. El equipo también encontró señales de absorción generadas por moléculas de HCO en dos fuentes, J1717-337 y NRAO530. La señal de absorción de HCO es muy rara, y solo se conocen otros tres ejemplos en toda la Vía Láctea.

Los sistemas de absorción permiten a los investigadores estudiar nubes de gas muy tenues. Una nube de gas demasiado difusa como para emitir ondas de radio detectables puede absorber suficientes ondas de radio como para producir una sombra que puede ser detectada. El equipo calculó que la nube retroiluminada por NRAO530 tiene solo la mitad de HCO en comparación con los demás sistemas conocidos, por eso es una de las nubes de gas más difusas que se hayan descubierto en la Vía Láctea. Aunque los astrónomos creen que estas tenues nubes de gas representan una proporción considerable de la masa total de la Vía Láctea, se sabe muy poco acerca de ellas.

Las señales de absorción nos ayudan a determinar las características del entorno de estas nubes de gas. Se cree que las moléculas de HCO se forman en ambientes especiales donde abunda una intensa luz ultravioleta emitida por jóvenes estrellas gigantes. Las nubes de gas difusas iluminadas por J1717-337 y NRAO530 presentan una composición química similar a la del gas presente en zonas incubadoras de estrellas, lo cual demuestra que el gas difuso recibe una fuerte luz ultravioleta. Los astrónomos creen que la luz ultravioleta afecta las propiedades de estas nubes difusas, y los sistemas de absorción descubiertos por ALMA constituyen una oportunidad para comprobar esa teoría.

Esta investigación le da una nueva importancia a los datos de calibración de ALMA. Generalmente estos datos se consideran secundarios, pero este estudio demuestra que pueden propiciar importantes hallazgos científicos por sí solos. Hay datos de más de 1.000 fuentes de calibración almacenados en los archivos de ALMA disponibles para el público, y se continúa recabando datos durante cada observación de rutina. Para los astrónomos el Archivo de ALMA es una verdadera mina de oro, pues podría contener información sobre más sistemas de absorción o incluso otros misterios inesperados del Universo.

Los resultados de esta observación se recogieron en el artículo de Ando et al. titulado New detections of Galactic molecular absorption systems toward ALMA calibrator sources (‘Nuevas detecciones de sistemas galácticos de absorción molecular en dirección de fuentes de calibración de ALMA’) publicado por la Sociedad Astronómica de Japón en diciembre de 2015.

Información adicional

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.

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