El telescopio Subaru descubre un cluster de galaxias clave para la comprensión de la formación estelar

Fuente: Physorg

Un equipo internacional de investigadores, liderado por Ichi Tanaka del National Astronomical Observatory de Japón (NAOJ), ha descubierto un grupo de galaxias que están sufriendo una explosión de formación estelar que podría contener la clave para comprende cómo se formaron las galaxias en las etapas iniciales del Universo.

El grupo está localizado en la Constelación Vulpecula y está a 11 mil millones años luz de distancia, dos mil setecientos millones de años después del nacimiento del Universo, cuando aun estaba en pañales. Este baby-boom galáctico puede ser un proto-cluster, un ancestro de los clusters actuales; parece que aun está convirtiéndose en galaxias de tamaño real. El descubrimiento es el producto de las observaciones llevadas a cabo en 2007 con el Multi-Object Infrared Camera and Spectrograph (MOIRCS) en el Telescopio Subaru y posteriores observaciones realizadas con el Telescopio Spitzer. Al analizar la emisión cercana al infrarojo del Subaru junto con emisiones de infrarrojos medios del Spitzer, los investigadores pudieron identificar que los objetos brillantes del infrarrojo constituían un cluster primario. Este logro muestra cómo la retroalimentación con datos archivados, los avances tecnológicos y la colaboración pueden producir descubrimientos continuos y mejoras en la comprensión del Universo.

Área del cluster.

Los astrónomos están interesados en comprender cómo evolucionaron las galaxias tras el Big Bang, hace 13.700 millones de años, buscan el lugar en el que la transición desde el caos a una estructura "organizada" ocurrió -una "Piedra Rosetta" celestial que pueda clarificar cómo se desarrollaron las galaxias iniciales. Especulan con que la transición a estructuras galácticas probablemente se dio en una etapa desde hace 11 hasta hace 10 mil millones de años. Las imágenes de galaxias durante este período podrían darnos la base para comprender la formación de galaxias. Sin embargo, la observación de objetos tan distantes es complicada.

Aunque los telescopios actuales pueden capturar imágenes brorosas de galaxias antiguas, los científicos necesitan más pruebas que confirmen e identifiquen la naturaleza de los objetos que aparecen en esas imágenes. La velocidad de formación estelar (SFR) es uno de los criterios fundamentales que los astrónomos usan para acotar su búsqueda de galaxias antiguas, dado que el SFR probablemente era bastante alto durante la formación galáctica.

Análisis espectroscópicos de la firma de luz de un objeto pueden dar una estimación del SFR. Las líneas de emisión H-alfa son una de las firmas más populares que los astrónomos utilizan para aproximar el SFR; miden el hidrógeno ionizado en la parte visible del espectro.

Sin embargo, las emisiones atmosféricas comenzaron a restringir las medidas con líneas H-Alfa hasta un corrimiento al rojo de 2.7, una distancia de unos 11.200 millones de años. Cuanto más lejos está la galaxia, más larga es la longitud de onda del espectro; esto se llama "corrimiento al rojo". Un telescopio terrestre no puede pasar de un corrimiento al rojo de 2.7.

A pesar de todo, el equipo pudo identificar una galaxia primordial a unos 11.000 millones de años luz de distancia. Pudieron sortear las limitaciones al medir características de objetos lejanos analizando los datos de emisión de observaciones del mismo área con dos telescopios diferentes en dos momentos diferentes.

En 2007, Ichi Tanaka utilizó el Subaru para hacer observaciones directas del área 4C 23.56, una de las áreas con más posibilidades de albergar los proto-clusters. El telescopio montó el MOIRCS y utilizó un filtro de banda estrecha para detectar las líneas H-alfa a distancias concretas. Las observaciones dieron datos del área que se convertiría en una pieza del mecanismo para indentificar objetos en las observaciones.

Lo más importante para el descubrimiento vino en el verano de 2010, cuando Tanaka, estaba como residente en el ESO. Algunos de los colegas de Tanaka estaban estudiando galaxias distantes y analizando y archivando datos del Spitzer cuando se dieron cuenta de la presencia de objetos con emisiones de infrarrojos medios muy débiles en esa misma zona. En conversaciones posteriores con los astrónomos europeos se dieron cuenta del significado y la importancia de la conexión entre las líneas H-alpha obtenidas del Subaru y las infrarrojas medias del Spitzer.

Los análisis de todos los datos conjuntos dieron lugar a una conclusión muy interesante.

Las observaciones con el MOIRCS mostraron muchas líneas de emisión cercanas al infrarrojo. Aunque esto no era suficiente para establecer una gran velocidad de formación de estrellas, al juntarlo con los datos del Spitzer se pudo concluir que había una explosión de formación de estrellas. Además, la comparación de las velocidades de formación con las de otras áreas mostró una clara diferencia en la actividad de formación estelar.

El descubrimiento sorprendió incluso a los investigadores. Tanaka reflejó con entusiasmo el descubrimiento: "Estas galaxias primarias mostraron una gran velocidad de formación estelar, que se corresponde con la creación de varios cientos de soles cada año. Esta alta velocidad no ocurre en galaxias cercanas, ni en la Vía Láctea. Además, el número de fuentes de infrarrojos medios parece exceder la cantidad que se puede atribuir a los objetos visibles en la emisión H-alfa. Esto indica que podría haber más galaxias ocultas por polvo en las que se están formando estrellas".

Aunque los clusters de galaxias en el universo forman redes grandes y complejas, sólo hay un puñado de proto-clusters conocidos que pertenecen a la era "Piedra Rosetta". El cluster de galaxias descubierto en la observación actual está a 2.5 de corrimiento al rojo. Esto es lo más lejano conocido que se ha podido encontrar con un telescopio desde la Tierra.

El equipo espera poder expandir sus esfuerzos para localizar y decodificar más galaxias de Piedra Rosetta utilizando el Subaru y el Atacama Large Millimiter Array, un interferómetro submilimetral que será construído en poco tiempo.