Nuevas imágenes de galaxias revelaron información inédita sobre la formación del Universo

Un equipo internacional de astrónomos de la Universidad de Nottingham y el Centro de Astrobiología (CAB, CSIC-INTA) utilizó datos del Telescopio Espacial Hubble (HST) y del Gran Telescopio Canarias (GTC), los llamados Frontier Fields (Campos Fronterizos), para localizar y estudiar algunas de las galaxias más pequeñas del universo cercano. Esto reveló que es probable que la formación de la galaxia sea irregular. Los primeros resultados se acaban de publicar en la revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (MNRAS).

Una de las preguntas más interesantes que los astrónomos estuvieron tratando de responder durante décadas es cómo y cuándo se formaron las primeras galaxias. En cuanto al cómo, una posibilidad es que la formación de las primeras estrellas dentro de las galaxias comenzara a un ritmo constante, construyendo lentamente un sistema cada vez más masivo. Otra posibilidad es que la formación fuera más violenta y discontinua, dentro de la tensión, pero estallidos de formación estelar de corta duración desencadenados por eventos como fusiones y aumento de la acumulación de gas.

“La formación de galaxias se puede comparar con un automóvil”, explicó Pablo G. Pérez-González, uno de los coautores del artículo, afiliado al Centro de Astrobiología (CAB / CSIC-INTA), e investigador principal del colaboración internacional detrás de este estudio. “Las primeras galaxias podrían haber tenido un motor de formación de estrellas ‘diésel’, sumando nuevas estrellas lenta pero continuamente, sin mucha aceleración y convirtiendo suavemente el gas en estrellas relativamente pequeñas durante largos períodos de tiempo. O la formación podría haber sido desigual, con ráfagas de formación estelar que producen estrellas increíblemente grandes que perturban la galaxia y la hacen cesar su actividad por un tiempo o incluso para siempre. Cada escenario está vinculado a diferentes procesos, como las fusiones de galaxias o la influencia de los agujeros negros supermasivos, y tienen un efecto sobre cuándo y cómo se formó el carbono o el oxígeno, que son esenciales para nuestra vida “.

Usando el poder de lente gravitacional de algunos de los cúmulos de galaxias más masivos del Universo con los datos excepcionales de GTC provenientes de un proyecto titulado Survey for high-z Red and Dead Sources (SHARDS), los astrónomos buscaron análogos cercanos de las primeras galaxias formadas en el Universo, para que pudieran ser estudiados con mucho más detalle.

El doctor Alex Griffiths de la Universidad de Nottingham fue uno de los investigadores principales del estudio en el Reino Unido, explicó: “Hasta que no tengamos el nuevo telescopio espacial James Webb, no podremos observar las primeras galaxias que se hayan formado, simplemente son demasiado débiles. Buscamos bestias similares en el Universo cercano y las diseccionamos con los telescopios más poderosos que tenemos actualmente“.

Los investigadores combinaron el poder de los telescopios más avanzados, como HST y GTC, con la ayuda de “telescopios naturales”. El profesor Chris Conselice, de la Universidad de Manchester es coautor del estudio, dijo en un comunicado: “Algunas galaxias viven en grandes grupos, lo que llamamos cúmulos, que contienen enormes cantidades de masa en forma de estrellas, pero también gas y materia oscura. Su masa es tan grande que doblan el espacio-tiempo, y actúan como telescopios naturales. Las llamamos lentes gravitacionales y nos permiten ver galaxias débiles y distantes con mayor brillo y mayor resolución espacial “.

Las observaciones de algunos de estos cúmulos masivos que actúan como telescopios gravitacionales son la base del estudio de Frontier Field. El estudio mostró que era probable que la formación de la galaxia se detuviera y comenzara con estallidos de actividad seguidos de pausas.

El doctor Griffiths de la Universidad de Nottingham dijo: “Nuestro principal resultado es que el inicio de la formación de galaxias es intermitente, como el motor de un automóvil entrecortado, con períodos de formación de estrellas mejorada, seguidos de intervalos de sueño. Es poco probable que las fusiones de galaxias hayan jugado un papel sustancial en el desencadenamiento de estos estallidos de formación de estrellas y es más probable que debido a causas alternativas que mejoran la acumulación de gas, necesitamos buscar esas alternativas”.

“Pudimos encontrar estos objetos gracias a los datos SHARDS de alta calidad junto con los datos de imágenes del Telescopio Espacial Hubble para detectar gas caliente calentado por estrellas recién formadas en galaxias muy pequeñas. Este gas caliente emite en ciertas longitudes de onda, lo que llamamos emisión líneas, como una luz de neón. El análisis de estas líneas de emisión puede proporcionar una idea de la formación y evolución de una galaxia“.

“Las observaciones de SHARDS Frontier Fields realizadas con GTC proporcionaron los datos más profundos jamás tomados para descubrir galaxias enanas a través de sus líneas de emisión, lo que nos permite identificar sistemas con formación estelar recientemente desencadenada”, agregó Pérez-González, uno de los coautores de el papel e investigador principal del proyecto GTC SHARDS Frontier Fields.

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