Observatorio ALMA revela acelerado proceso de formación estelar en galaxias distantes

14 octubre, 2015

Según los investigadores, las galaxias que formaban estrellas a velocidades extremas hace nueve mil millones de años eran más eficientes que la galaxia promedio actual.

Se cree que la mayoría de las galaxias forman parte de una supuesta “secuencia principal”, es decir, mientras mayor es la masa de una galaxia, mayor sería su capacidad para formar estrellas nuevas. Sin embargo, en las galaxias cada tanto se observan brotes de estrellas recién nacidas que brillan más que las otras. Generalmente, estos períodos de formación estelar se producen tras la colisión de dos grandes galaxias, y el gas frío presente en las nubes moleculares gigantes pasa a alimentar el acelerado proceso de formación de estrellas.

La pregunta que se han hecho los astrónomos es si estos brotes de formación estelar en el Universo joven eran el producto de una sobreabundancia de gas, o bien si esas galaxias eran más eficientes a la hora de transformar el gas.

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Foto de una galaxia con brotes de formación estelar en colisión tomada por el telescopio Hubble, presentada como un ejemplo de estos objetos.

Un nuevo estudio que se acaba de publicar en el Astrophysical Journal, encabezado por John Silverman, del Instituto Kavli de Estudios sobre Física y Matemática del Universo [1], analizó el contenido de gas de monóxido de carbono (CO) en siete galaxias lejanas con brotes de formación estelar, pertenecientes a una era en que el Universo tenía apenas 4.000 millones de años. El estudio pudo realizarse gracias al Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), situado a 5.000 metros de altitud en el norte de Chile, que detecta las ondas electromagnéticas en longitudes de onda milimétricas (fundamentales para estudiar el gas molecular) y con una sensibilidad que recién los astrónomos están aprovechando al máximo.

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Mapa de la galaxia PACS-876 captada por ALMA, en el cual la emisión de monóxido de carbono (CO) muestra las reservas de gas molecular desde las que se forman las estrellas. Crédito: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), J. Silverman (Kavli IPMU)

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Imagen tomada por la Advanced Camera for Surveys del telescopio espacial Hubble de PACS-867 que muestra la luz UV en el sistema en reposo de estrellas jovenes en los componentes individuales de galaxias altamente perturbadas como resultado de una fusion masiva. La localizacion del gas molecular en la Imagen 2 esta superpuesta (contornos azules) y muestra donde las nuevas estrellas, envueltas por polvo, se están formando.

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Esta imagen en infrarrojo de PACS-867 tomada por el telescopio espacial Spitzer destaca las estrellas envueltas en polvo y asociadas al gas molecular. La luz UV asociada al gas es débil, mientras que en infrarrojo es más fuerte. Esto se debe a la presencia de polvo que absorbe los UV más que los infrarrojos.

“Estas observaciones ponen de manifiesto la capacidad única que tiene ALMA para medir con facilidad un componente fundamental de las galaxias de alto desplazamiento al rojo, lo cual deja presagiar los resultados notables que se obtendrán con ALMA”, señala Silverman.

Los investigadores descubrieron que la cantidad de gas de monóxido de carbono ya había disminuido, pero aun así la galaxia seguía formando estrellas a un ritmo acelerado. Aunque estas observaciones son similares a las que se hicieron sobre galaxias con brotes de formación estelar cerca de la Tierra, el consumo de gas resultó no ser tan rápido como se pensaba. Esto llevó a los investigadores a concluir que puede haber un incremento continuo en la eficiencia de la galaxia dependiendo de cuán superior es la tasa de formación de estrellas con respecto a la secuencia principal.

Este estudio se llevó a cabo gracias a una serie de telescopios poderosos disponibles en el marco del estudio COSMOS. Solo los observatorios Spitzer y Herschel pudieron realizar mediciones precisas de las tasas de formación estelar, mientras que el telescopio Subaru confirmó la naturaleza y la distancia de estas galaxias extremadamente lejanas mediante espectroscopía.

Más Información

Los resultados de esta observación fueron publicados por Silverman et al. en el artículo titulado “A higher efficiency of converting gas to stars pushes galaxies at z~1.6 well above the star-forming main sequence” (‘Mayor eficiencia en la conversión de gas en estrellas lleva a galaxias a z~1,6 muy por sobre la secuencia principal de formación estelar’) en la revista Astrophysical Journal letters, publicada el 12 de octubre de 2015.

[1] Autores:

  • J. D. Silverman/ Kavli Institute for the Physics and Mathematics of the Universe (WPI), The University of Tokyo Insti- tutes for Advanced Study, The University of Tokyo, Kashiwa, Chiba 277-8583, Japan;
  • E. Daddi/ Laboratoire AIM, CEA/DSM-CNRS-Universite Paris Diderot, Irfu/Service d’Astrophysique, CEA Saclay;
  • G. Rodighiero/ Dipartimento di Fisica e Astronomia, Universita di Padova, vicolo Osservatorio, 3, 35122, Padova, Italy;
  • W. Rujopakarn/ Kavli Institute for the Physics and Mathematics and Department of Physics, Faculty of Science, Chulalongkorn University, 254 Phayathai Road, Pathumwan, Bangkok 10330, Thailand;
  • M. Sargent / Astronomy Centre, Department of Physics and Astronomy, University of Sussex, Brighton, BN1 9QH, UK;
  • A. Renzini/ Instituto Nazionale de Astrofisica, Osservatorio Astronomico di Padova, v.co dell’Osservatorio 5, I-35122, Padova, Italy, EU;
  • D. Liu / Laboratoire AIM, CEA/DSM-CNRS-Universite Paris Diderot, Irfu/Service d’Astrophysique, CEA Saclay;
  • C. Feruglio / IRAM – Institut de RadioAstronomie Millim ́etrique, 300 rue de la Piscine, 38406 Saint Martin d’H`eres, France;
  • D. Kashino/ Division of Particle and Astrophysical Science, Graduate School of Science, Nagoya University, Nagoya, 464-8602, Japan
  • D. Sanders / Institute for Astronomy, University of Hawaii, 2680 Woddlawn Drive, Honolulu, HI, 96822;
  • J. Kartaltepe (10), T. Nagao/ Graduate School of Science and Engineering, Ehime University, 2-5 Bunkyo-cho, Matsuyama 790-8577, Japan
  • N. Arimoto/ Subaru Telescope, 650 North A’ohoku Place, Hilo, Hawaii, 96720, USA;
  • S. Berta/ Max-Planck-Institut fu ̈r extraterrestrische Physik, D-84571 Garching, Germany;
  • M. B ́ethermin / European Southern Observatory, Karl-Schwarzschild-Str. 2, 85748 Garching, Germany;
  • A. Koekemoer / Space Telescope Science Institute, 3700 San Martin Drive, Baltimore, MD, 21218, USA;
  • D. Lutz / Max-Planck-Institut fu ̈r extraterrestrische Physik, D-84571 Garching, Germany;
  • G. Magdis / Department of Physics, University of Oxford, Keble Road, Oxford OX1 3RH, UK and Institute for Astronomy, Astrophysics, Space Applications and Remote Sensing, National Observatory of Athens, GR-15236 Athens, Greece;
  • C. Mancini / Instituto Nazionale de Astrofisica, Osservatorio Astronomico di Padova, v.co dell’Osservatorio 5, I-35122, Padova, Italy, EU;
  • M. Onodera/ Institute of Astronomy, ETH Zu ̈rich, CH-8093, Zu ̈rich, Switzerland
  • G. Zamorani / INAF Osservatorio Astronomico di Bologna, via Ranzani 1, I-40127, Bologna, Italy

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.

Contactos:

John Silverman
Instituto Kavli de Estudios sobre Física y Matemática del Universo, Universidad de Tokio
Correo electrónico: john.silverman@ipmu.jp

Motoko Kakubayashi
Instituto Kavli de Estudios sobre Física y Matemática del Universo, Universidad de Tokio
Tel.: +81-4-7136-5980 (oficina) Correo electrónico: press@ipmu.jp

Valeria Foncea

Directora de Comunicaciones y Educación
Observatorio ALMA
Santiago, Chile
Tel: +56 2 2467 6258
Cel: +56 9 7587 1963
Correo electrónico: vfoncea@alma.cl

Masaaki Hiramatsu
Encargado de Educación y Extensión, NAOJ Chile
Observatorio de Tokio, Japón
Tel: +81 422 34 3630
Correo electrónico: hiramatsu.masaaki@nao.ac.jp

Charles E. Blue
Encargado de Comunicaciones
Observatorio Nacional de Radioastronomía
Charlottesville VA, EE.UU.
Tel: +1 434 244 6896
Cel: +1 434.242.9559
Correo electrónico: cblue@nrao.edu

Richard Hook
Encargado de Prensa, ESO
Garching, Alemania
Tel: +49 89 3200 6655
Cel: +49 151 1537 3591
Correo electrónico: rhook@eso.org