ALMA encuentra la mejor prueba de fusión galáctica en distante protocúmulo
11 Noviembre, 2014 / Tiempo de lectura: 7 minutes
En una tríada de jóvenes galaxias a más de 12.500 millones de años luz se encuentra una verdadera industria cósmica: una galaxia que fabrica estrellas unas mil veces más rápido que nuestra Vía Láctea. Esta frenética galaxia con brotes de formación estelar, conocida como AzTEC-3, junto con sus compañeras más tranquilas, es la mejor prueba de que las grandes galaxias nacen de la fusión de galaxias más pequeñas presentes en el Universo temprano, un proceso conocido como fusión jerárquica.
Representación artística del protocúmulo observado con ALMA. La imagen muestra la galaxia central con brotes de formación estelar AzTEC-3 junto con su cohorte de pequeñas galaxias menos activas. De las nuevas observaciones hechas con ALMA se infiere que AzTEC-3 hace poco se fusionó con otra galaxia joven y que el sistema completo representa las primeras etapas de la formación de un cúmulo galáctico. | Créditos: B. Saxton (NRAO/AUI/NSF)
Un equipo internacional de astrónomos observó estos extraordinarios objetos con ALMA, el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array.
"Los datos de ALMA revelaron que AzTEC-3 es una galaxia muy compacta y agitada que fabrica estrellas a una tasa cercana a su límite máximo teórico y se encuentra rodeada de galaxias más comunes pero que también producen estrellas constantemente" , explica Dominik Riechers, astrónomo y profesor asistente de la Universidad de Cornell, en Ithaca (Nueva York) y autor principal de un artículo publicado hoy (11 de noviembre) en el Astrophysical Journal. "Este grupo de galaxias refleja un hito importante en la evolución de nuestro Universo: la formación de un cúmulo galáctico y el inicio de la constitución de galaxias grandes y maduras".
En el Universo temprano, las galaxias con brotes de formación estelar como AzTEC-3 producían estrellas nuevas a un ritmo vertiginoso gracias a la disponibilidad de grandes cantidades del material del que se alimentaban y a su fusión con otras galaxias adolescentes. En el transcurso de miles de millones de años, estas fusiones continuaron y terminaron produciendo las grandes galaxias y cúmulos de galaxias que vemos hoy en el Universo.
Últimamente se han recabado cada vez más pruebas de este modelo jerárquico de evolución galáctica, pero estos datos recientes de ALMA presentan un panorama extremadamente claro de estas primeras etapas cruciales en la historia del Universo, que se remontan a cuando tenía apenas un 8% de su edad actual.
"Uno de los principales objetivos científicos de ALMA es detectar y estudiar en detalle las galaxias a lo largo de su historia cósmica", señala Chris Carilli, astrónomo del Observatorio Radioastronómico Nacional de Estados Unidos, en Socorro (Nuevo México). "Estas nuevas observaciones nos ayudan a armar el rompecabezas al mostrarnos las primeras etapas de una fusión galáctica en el Universo temprano", agrega.
AzTEC-3, ubicada en dirección de la constelación del Sextante, es lo que los astrónomos llaman galaxia submilimétrica, pues emiten un brillo intenso en ese rango del espectro, pese a ser especialmente tenue en las longitudes de onda ópticas e infrarrojas. Esta particularidad óptica se debe a que la luz de sus estrellas es absorbida por el polvo presente en las zonas de la galaxia donde se forman estrellas y luego reemitida por el polvo en el espectro infrarrojo lejano. Durante su viaje a través del cosmos, esta luz se estira por efecto de la expansión del Universo, y cuando llega a la Tierra la luz infrarroja lejana ya se pasó a la porción submilimétrica y milimétrica del espectro.
Imagen del gas a partir del cual se forman estrellas en AzTEC-3 (arriba a la derecha) y su vecina LBG-1 (abajo a la izquierda) observada con ALMA. Esta parte de los datos de ALMA identifica solo las galaxias situadas a la misma distancia que AzTEC-3. | Créditos: ALMA (NRAO/NAOJ/ESO); B. Saxton (NRAO/AUI/NSF)
Gracias a su extraordinaria sensibilidad y su alta capacidad de resolución, ALMA logró observar este sistema en dichas longitudes de onda con un nivel de detalles sin precedentes. También permitió a los astrónomos estudiar por primera vez el gas que da origen a las estrellas en otros tres cuerpos extremadamente distantes de un protocúmulo galáctico en proceso de crecimiento.
Los datos de ALMA revelaron que las tres galaxias más pequeñas y comunes están produciendo estrellas con su gas a un ritmo relativamente tranquilo y constante. A diferencia de sus vecinas, AzTEC-3 fabrica estrellas a toda máquina. De hecho, AzTEC-3 parece fabricar más estrellas en un día que nuestra Vía Láctea en un año, con lo cual supera las galaxias comunes que tiene cerca en un factor de cien.
Los investigadores también observaron muy poca rotación en el polvo y el gas de AzTEC-3, de lo cual se infiere que algo interrumpió su movimiento. Juntos, estos dos aspectos constituyen un claro indicio de que AzTEC-3 se fusionó hace poco con otra galaxia.
Datos combinados de la zona de AzTEC-3 obtenidos por el telescopio japonés Subaru y ALMA. Las áreas señaladas con círculos forman parte de este protocúmulo, anteriormente observado con el Subaru. Los datos de ALMA están destacados con flechas. | Créditos: Subaru/NASA/JPL, P. Capak (SSC/Caltech); B. Saxton (NRAO/AUI/NSF)
"AzTEC-3 está atravesando un proceso extremo pero muy corto" afirma Riechers. "Ésta quizá sea la etapa más violenta de su evolución y está provocando una actividad de formación estelar en niveles muy raros en ese período cósmico".
Los astrónomos creen que AzTEC-3 y las demás galaxias en las inmediaciones forman parte del mismo sistema pero todavía no están gravitacionalmente vinculadas a un cúmulo claramente definido, de ahí que prefieran llamarlo protocúmulo.
La galaxia con brotes de formación estelar se observó por primera vez con la cámara de longitud de ondas milimétricas AzTEC, de la que recibió su nombre. En ese entonces, la cámara estaba instalada en el telescopio James Clerk Maxwell, un telescopio de radio de una sola antena ubicado en Mauna Kea, en Hawái. Solo ALMA ha permitido comprender la naturaleza de esta galaxia excepcional y de las que la rodean.
Información adicicional
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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