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Detectan viento galáctico en una de las galaxias más lejanas jamás observadas

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El Dr. Manuel Aravena del Núcleo Astronómico de UDP detectó con un equipo de astrónomos el “viento” galáctico más distante jamás observado, visto cuando el universo tenía solo mil millones de años. El documento, publicado en Science, se resume en el comunicado de prensa de ALMA a continuación.

 

Los astrónomos (incluido  Manuel Aravena  del Núcleo de Astronomía), utilizando ALMA, con la ayuda de una lente gravitacional, han detectado el “viento” galáctico más distante jamás observado de las moléculas, visto cuando el universo tenía solo un billón de años. Al rastrear el flujo de salida de las moléculas de hidroxilo (OH), que anuncian la presencia de gas formador de estrellas en las galaxias, los investigadores muestran cómo algunas galaxias en el universo temprano apagaron un incendio incontrolable en curso.

Impresión artística de una salida de gas molecular de una galaxia activa de formación estelar.
Impresión artística de una salida de gas molecular de una galaxia activa de formación estelar. Crédito: NRAO / AUI / NSF, D. Berry

Algunas galaxias, como la Vía Láctea y Andrómeda, tienen tasas relativamente bajas y bajas de nacimientos estelares, y cada año se enciende una nueva estrella. Otras galaxias, conocidas como galaxias de explosión estelar, forjan cientos o incluso miles de estrellas cada año. Este ritmo furioso, sin embargo, no se puede mantener indefinidamente.

Para evitar quemarse en un corto período de gloria, algunas galaxias aceleran su fugaz nacimiento de estrellas expulsando, al menos temporalmente, vastas reservas de gas a sus halos expansivos, donde el gas se escapa por completo o llueve lentamente en la galaxia , desencadenando futuras explosiones de formación estelar.

Hasta ahora, sin embargo, los astrónomos no han podido observar directamente estas salidas poderosas en el universo temprano, donde tales mecanismos son esenciales para evitar que las galaxias crezcan demasiado, demasiado rápido.

Nuevas observaciones con el Atacama Large Millimeter / submillimeter Array (ALMA), muestran, por primera vez, un poderoso “viento” galáctico de moléculas en una galaxia vista cuando el universo tenía solo mil millones de años. Este resultado proporciona información sobre cómo ciertas galaxias en el universo temprano fueron capaces de autorregular su crecimiento, para que pudieran continuar formando estrellas a lo largo del tiempo cósmico.

“Las galaxias son bestias complicadas y desordenadas, y pensamos que las salidas y los vientos son elementos críticos de cómo se forman y evolucionan, regulando su capacidad para crecer”, dijo Justin Spilker, astrónomo de la Universidad de Texas en Austin y autor principal del artículo. Apareciendo en la revista Science.

Los astrónomos han observado vientos con el mismo tamaño, velocidad y masa en galaxias estelares cercanas, pero la nueva observación ALMA es el flujo de salida más ambiguo y distante que se haya visto en el universo temprano.

La galaxia, conocida como SPT2319-55, está a más de 12 mil millones de años luz de distancia. Fue descubierto por el Telescopio del Polo Sur de la National Science Foundation.

ALMA, ayudado por una lente gravitacional, representó una imagen de la salida, o "viento", de una galaxia vista cuando el universo tenía solo mil millones de años. La imagen de ALMA (llamada de círculo) muestra las moléculas de hidroxilo (OH). Estas moléculas rastrean la ubicación del gas que forma la estrella mientras huye de la galaxia, impulsada por una supernova o “viento” alimentado por un agujero negro. El campo de la estrella de fondo (Encuesta de Energía Oscura del Telescopio Blanco) muestra la ubicación de la galaxia. La forma circular de dos lóbulos de la galaxia distante se debe a la distorsión causada por el efecto de aumento cósmico de una galaxia intermedia. Crédito: ALMA (ESO / NAOJ / NRAO), Spilker; NRAO / AUI / NSF, S. Dagnello; AURA / NSF
ALMA, ayudado por una lente gravitacional, representó una imagen de la salida, o “viento”, de una galaxia vista cuando el universo tenía solo mil millones de años. La imagen de ALMA (llamada de círculo) muestra las moléculas de hidroxilo (OH). Estas moléculas rastrean la ubicación del gas que forma la estrella mientras huye de la galaxia, impulsada por una supernova o “viento” alimentado por un agujero negro. El campo de la estrella de fondo (Encuesta de Energía Oscura del Telescopio Blanco) muestra la ubicación de la galaxia. La forma circular de dos lóbulos de la galaxia distante se debe a la distorsión causada por el efecto de aumento cósmico de una galaxia intermedia. Crédito: ALMA (ESO / NAOJ / NRAO), Spilker; NRAO / AUI / NSF, S. Dagnello; AURA / NSF

ALMA pudo observar este objeto a una distancia tan tremenda con la ayuda de una lente gravitacional provista por una galaxia diferente que se encuentra casi exactamente en la línea de visión entre la Tierra y SPT2319-55. La lente gravitacional (la curvatura de la luz debida a la gravedad) magnifica el fondo de la galaxia para que se vea más brillante, lo que permite a los astrónomos observarla con más detalle de lo que podrían hacerlo. Los astrónomos utilizan programas informáticos especializados para “descifrar” los efectos de las lentes gravitacionales para reconstruir una imagen precisa del objeto más distante.

Esta vista con ayuda de la lente reveló un poderoso “viento” de gas que forma estrellas que sale de la galaxia a casi 800 kilómetros por segundo. En lugar de una brisa suave y constante, el viento se desplaza en grupos discretos, eliminando el gas que forma la estrella tan rápido como la galaxia puede convertir ese gas en nuevas estrellas.

El flujo de salida fue detectado por la firma de la longitud de onda milimétrica de una molécula llamada hidroxilo (OH), que apareció como una línea de absorción: esencialmente, la sombra de una huella dactilar de OH en la luz infrarroja brillante de la galaxia.

As new, dust-enshrouded stars form, that dust heats up and glows brightly in infrared light. However, the galaxy is also launching a wind, and some of it is blowing in our direction. As the infrared light passes through the wind on its journey toward Earth, the OH molecules in the wind absorb some of the infrared light at a very particular wavelength that ALMA can observe.

“That’s the absorption signature that we detected, and from that, we can also tell how fast the wind is moving and get a rough idea of how much material is contained in the outflow,” said Spilker. ALMA can detect this infrared light because e it has been stretched to millimeter wavelengths on its journey to Earth by the ongoing expansion of the Universe.

Molecular winds are an efficient way for galaxies to self-regulate their growth, the researchers note. These winds are likely triggered by either the combined effectof all the supernova explosions that go along with rapid, massive star formation or by a powerful release of energy as some of the gas in the galaxy falls down onto the supermassive black hole at its center.

“So far, we have only observed one galaxy at such a remarkable cosmic distance, but we’d like to know if winds like these are also present in other galaxies to see just how common they are,” concluded Spilker. “If they occur in basically every galaxy, we know that molecular winds are both ubiquitous and also a prevalent way for galaxies to self-regulate their growth.”

“Esta observación de ALMA demuestra cómo la naturaleza, junto con una tecnología exquisita, nos puede dar una idea de los objetos astronómicos distantes”, dijo Joe Pesce, Director de Programas de NSF para NRAO / ALMA, “y el rango de frecuencia accesible a ALMA significó que fue capaz de detectar el desplazamiento al rojo Característica espectral de esta importante molécula “.

 

Esta investigación se presenta en un artículo titulado ” Emisión molecular rápida de una galaxia polvorienta que forma estrellas en el universo temprano “, por JS Spilker, Aravena et al. En la revista  Science .