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Astrónomo UDP explora el campo ultra profundo del Hubble

  • Gracias a ALMA, Manuel Aravena, del Núcleo de Astronomía UDP junto a astrónomos internacionales lograron estas observaciones.

Equipos internacionales de astrónomos, entre quienes se encuentran Manuel Aravena, investigador del Núcleo de Astronomía de la UDP, usaron el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) para explorar la remota área del Universo plasmada por primera vez en la emblemática imagen del llamado Campo Ultraprofundo de Hubble (HUDF, en su sigla en inglés).chica_39A5342

Las nuevas observaciones de ALMA, considerablemente más profundas y detalladas que las observaciones realizadas anteriormente en longitudes de onda milimétricas, revelaron la abundante y hasta ahora desconocida distribución de gas incubador de estrellas en distintas épocas, y de esa forma aportaron nueva información sobre la “Edad de Oro” de los procesos de formación de galaxias, hace unos 10.000 millones de años.

Los investigadores presentaron sus hallazgos en la conferencia Half a Decade of ALMA (‘Media Década de ALMA’), celebrada en Palm Springs (California, EE.UU.). nrao16cb09a_nrao

Los resultados de este estudio también han sido aceptados para ser publicados en siete artículos científicos en The Astrophysical Journal y uno en The Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Al igual que en las pioneras observaciones de campo profundo realizadas con el telescopio espacial Hubble de la NASA y la ESA, los científicos usaron ALMA para escrutar un área aparentemente anodina del Cosmos en una llamada búsqueda ciega. Se trata de una observación en la que se explora una región al azar en vez de apuntar hacia un objeto determinado, como una galaxia o una nebulosa incubadora de estrellas.

“Realizamos la primera búsqueda totalmente ciega y tridimensional de gas frío en el Universo joven”, señala Chris Carilli, astrónomo de Observatorio Radioastronómico Nacional de Estados Unidos (NRAO, en su sigla en inglés) en Socorro (Nuevo México, EE.UU.), quien forma parte de uno de los equipos de investigación. “Descubrimos una población de galaxias que no es evidente en ninguna otra observación de campo profundo”, agrega.

A diferencia del telescopio Hubble, que estudia la luz visible e infrarroja emitida por objetos cósmicos luminosos como las estrellas y galaxias, ALMA capta la débil luz emitida en longitudes de onda milimétricas por nubes de polvo y gas de las que se alimentan las estrellas cuando se forman.

La capacidad de ALMA para ver una porción totalmente diferente del espectro electromagnético permite a los astrónomos estudiar otros tipos de objetos astronómicos como las nubes incubadoras masivas y los discos protoplanetarios, así como objetos demasiado tenues para ser observados a la luz visible. “Los nuevos resultados de ALMA delatan un rápido aumento en el gas contenido en las galaxias al mirar más atrás en el tiempo”, señala Manuel Aravena, astrónomo de la Facultad de Ingeniería de la Universidad Diego Portales, quien también forma parte de uno de los equipos de investigación.

“Este aumento en el contenido de gas es probablemente la causa del notorio incremento en la tasa de formación estelar durante la época de mayor actividad de formación de galaxias, hace unos 10.000 millones de años”, afirma.

Para Jim Dunlop, autor que lideró otro de los equipos de investigación, “este es un resultado revolucionario. Por primera vez estamos usando con propiedad la sinergia de la luz visible y ultravioleta del Universo distante captada por Hubble junto a la visión milimétrica y del infrarrojo lejano captada por ALMA”.

Las nuevas observaciones de ALMA se programaron específicamente para detectar galaxias ricas en monóxido de carbono (CO), una molécula característica de las áreas donde hay gas molecular abundante y que constituyen el entorno ideal para la formación de estrellas. Pese a dar nacimiento a estrellas y galaxias, estas nubes de gas molecular son invisibles para el telescopio Hubble. Sólo ALMA puede revelar la “otra mitad” del proceso de formación y evolución de galaxias que allí ocurre.

“Estas galaxias recién descubiertas, donde abunda el monóxido de carbono, son una contribución sustancial para la historia de la formación de estrellas en el Universo”, afirma Roberto Decarli, astrónomo del Instituto Max Planck de Astronomía (MPIA), en Heidelberg (Alemania), y miembro del equipo de investigación. “Con ALMA hemos abierto un camino para el estudio de las primeras etapas de formación y constitución de galaxias en el Campo Ultraprofundo de Hubble”, agrega.

Las nuevas observaciones del HUDF realizadas con ALMA comprenden dos tipos de datos distintos pero complementarios: observaciones en continuo, que revelan las emisiones de polvo y la formación de estrellas, y observaciones de líneas espectrales, que analizan el gas molecular frío que alimenta los procesos de formación estelar.

Las líneas espectrales son particularmente valiosas porque incluyen información sobre el grado de corrimiento al rojo de la luz de objetos distantes por el efecto de la expansión del Universo. Mientras mayor sea el corrimiento al rojo, más lejos se encuentra el objeto, tanto en términos de distancia como de tiempo.

Con las nuevas observaciones, los astrónomos crearon un mapa tridimensional de gas incubador de estrellas y su evolución en el tiempo cósmico desde el presente hasta hace unos 2.000 millones de años después del Big Bang.

Los astrónomos eligieron hacer su observación en el HUDF, una región de la constelación de Fornax, para que los telescopios terrestres ubicados en el hemisferio sur, como ALMA, también pudieran explorar la región y, de esa forma, contribuyeran a aumentar nuestro conocimiento del Universo distante.

ALMA observó el HUDF por un total de aproximadamente 50 horas hasta ahora, siendo el área del cielo que más tiempo de observación ha ocupado con este radio telescopio. La futura campaña de observación de 150 horas, llamada ASPECS (‘Observación Espectroscópica con ALMA en el HUDF’, por su sigla en inglés), que ya ha sido aprobada, abarcará de manera profunda un área mucho más amplia y aportará información nueva sobre la posible historia de formación estelar en el Universo.

“Al complementar nuestra comprensión de este material incubador de estrellas ausente, el futuro estudio espectroscópico completará la información que tenemos sobre galaxias bien conocidas del emblemático campo ultraprofundo Hubble”, afirma Fabian Walter, también del MPIA y miembro del equipo de investigación.