Megafusiones de galaxias antiguas ALMA y APEX descubren aglomeraciones masivas de galaxias en formación en el universo temprano
Utilizando el interferómetro ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) y el experimento APEX (Atacama Pathfinder Experiment), dos equipos internacionales de científicos, liderados por Tim Miller (de la Universidad de Dalhousie de Canadá y la Universidad de Yale en los Estados Unidos) y por Iván Oteo (de la Universidad de Edimburgo, Reino Unido) han descubierto concentraciones de galaxias sorprendentemente densas que están a punto de fusionarse, formando los núcleos de lo que finalmente se convertirá en colosales cúmulos de galaxias.
Estudiando el 90% de todo el universo observable, el equipo de Miller observó un protocúmulo de galaxias llamado SPT2349-56. La luz de este objeto comenzó a viajar hacia nosotros cuando el universo tenía alrededor de una décima parte de su edad actual.
Las galaxias individuales de esta densa acumulación cósmica son galaxias con brotes de formación estelar (conocidas en inglés como galaxias starburst) y la concentración de esta vigorosa formación estelar en una región tan compacta la convierte en la zona más activa jamás observada en el universo joven. Allí nacen cada año miles de estrellas, mientras que, en comparación, en nuestra Vía Láctea nace tan solo una al año.
Combinando observaciones de ALMA y APEX, el equipo de Oteo ya había descubierto una megafusión similar formada por diez galaxias polvorientas con formación estelar, apodadas un "núcleo rojo polvoriento" debido a su intenso color rojo.
Iván Oteo explica por qué estos objetos son inesperados: “Se cree que la duración de los brotes de formación estelar polvorientos es relativamente corta, ya que consumen el gas a un ritmo extraordinario. En cualquier momento, en cualquier rincón del universo, estas galaxias suelen ser minoría. Por lo tanto, encontrar numerosos brotes de formación estelar polvorientos brillando al mismo tiempo de ese modo es muy desconcertante, y algo que todavía necesitamos comprender”.
Estos cúmulos de galaxias en formación se detectaron primero como débiles manchas de luz usando el Telescopio del Polo Sur y el Observatorio Espacial Herschel. Posteriores observaciones de ALMA y APEX demostraron que tenían una estructura inusual y confirmaron que su luz se originó mucho antes de lo esperado, sólo 1.500 millones de años después del Big Bang.
Finalmente, las nuevas observaciones de alta resolución de ALMA, revelaron que las dos manchas de brillo tenue no eran objetos individuales, sino que estaban compuestas por catorce y diez galaxias masivas individuales respectivamente, cada una dentro de un radio comparable a la distancia entre la Vía Láctea y las vecinas Nubes de Magallanes.
“Estos descubrimientos hechos con ALMA son sólo la punta del iceberg. Más observaciones llevadas a cabo con APEX muestran que el número real de galaxias con formación estelar probablemente es tres veces mayor. Otras observaciones en curso hechas con el instrumento MUSE, instalado en el VLT de ESO, también están identificando más galaxias”, comenta Carlos De Breuck, astrónomo de ESO.
Los modelos teóricos y computacionales actuales sugieren que este tipo de protocúmulos tan masivos habrían necesitado mucho más tiempo para evolucionar. Utilizando datos de ALMA, con su superior resolución y sensibilidad, incorporados a sofisticadas simulaciones por ordenador, los investigadores son capaces de estudiar la formación de cúmulos menos de 1.500 millones de años después del Big Bang.
“Aún no sabemos cómo este conjunto de galaxias creció tanto y tan rápido. No se formó de manera gradual a lo largo de miles de millones de años, como podrían suponer los astrónomos. Este descubrimiento ofrece una gran oportunidad para estudiar cómo se unieron galaxias masivas para formar enormes cúmulos de galaxias”, afirma Tim Miller, doctorando en la Universidad de Yale y autor principal de uno de los artículos.
Información adicional
Este trabajo de investigación se ha presentado en dos rtículos científicos, “The Formation of a Massive Galaxy Cluster Core at z = 4.3”, por T. Miller et al., que aparece en la revista Nature, y “An Extreme Proto-cluster of Luminous Dusty Starbursts in the Early Universe”, por I. Oteo et al., que aparece en la revista Astrophysical Journal.
El equipo de Miller está frmado por: T. B. Miller (Universidad de Dalhousie, Halifax, Canadá; Universidad de Yale, New Haven, Connecticut, EE.UU.); S. C. Chapman (Universidad de Dalhousie, Halifax, Canadá; Instituto de Astronomía, Cambridge, Reino Unido); M. Aravena (Universidad Diego Portales, Santiago, Chile); M. L. N. Ashby (Centro de Astrofísica Harvard-Smithsonian, Cambridge, Massachusetts, EE.UU.); C. C. Hayward (Centro de Astrofísica Harvard-Smithsonian, Cambridge, Massachusetts, EE.UU.; Center de Astrofísica Computacional, Instituto Flatiron, Nueva York, Nueva York, EE.UU.); J. D. Vieira (Universidad de Illinois, Urbana, Illinois, EE.UU.); A. Weiß (Instituto Max-Planck de Radioastronomía, Bonn, Alemania); A. Babul (Universidad de Victoria, Victoria, Canadá); M. Béthermin (Universidad Aix-Marseille, CNRS, LAM, Laboratorio de Astrofísica de Marsella, Marsella, Francia); C. M. Bradford (Instituto de Tecnología de California, Pasadena, California, EE.UU.; Laboratorio de Propulsión a Chorro (JPL), Pasadena, California, EE.UU.); M. Brodwin (Universidad de Missouri, Kansas City, Missouri, EE.UU.); J. E. Carlstrom (Universidad de Chicago, Chicago, Illinois, EE.UU.); Chian-Chou Chen (ESO, Garching, Alemania); D. J. M. Cunningham (Universidad de Dalhousie, Halifax, Canadá; Universidad de Santa María, Halifax, Nueva Escocia, Canadá); C. De Breuck (ESO, Garching, Alemania); A. H. Gonzalez (Universidad de Florida, Gainesville, Florida, EE.UU.); T. R. Greve (University College de Londres, Gower Street, Londres, Reino Unido); Y. Hezaveh (Universidad de Stanford, Stanford, California, EE.UU.); K. Lacaille (Universidad de Dalhousie, Halifax, Canadá; Universidad McMaster, Hamilton, Canadá); K. C. Litke (Observatorio Steward, Universidad de Arizona, Tucson, Arizona, EE.UU.); J. Ma (Universidad de Florida, Gainesville, Florida, EE.UU.); M. Malkan (Universidad de California, Los Ángeles, California, EE.UU.); D. P. Marrone (Observatorio Steward, Universidad de Arizona, Tucson, Arizona, EE.UU.); W. Morningstar (Universidad de Stanford, Stanford, California, EE.UU.); E. J. Murphy (Observatorio Nacional de Radioastronomía, Charlottesville, Virginia, EE.UU.); D. Narayanan (Universidad de Florida, Gainesville, Florida, EE.UU.); E. Pass (Universidad de Dalhousie, Halifax, Canadá, Universidad de Waterloo, Waterloo, Canadá); R. Perry (Universidad de Dalhousie, Halifax, Canadá); K. A. Phadke (Universidad de Illinois, Urbana, Illinois, EE.UU.); K. M. Rotermund (Universidad de Dalhousie, Halifax, Canadá); J. Simpson (Universidad de Edimburgo, Real Observatorio, Blackford Hill, Edimburgo; Universidad de Durham, Durham, Reino Unido); J. S. Spilker (Observatorio Steward, Universidad de Arizona, Tucson, Arizona, EE.UU.); J. Sreevani (Universidad de Illinois, Urbana, Illinois, EE.UU.); A. A. Stark (Centro de Astrofísica Harvard-Smithsonian, Cambridge, Massachusetts, EE.UU.); M. L. Strandet (Instituto Max-Planck de Radioastronomía, Bonn, Alemania); y A. L. Strom (Observatorios de las Instituciones Carnegie para la Ciencia, Pasadena, California, EE.UU.).
El equipo de Oteo está formado por: I. Oteo (Instituto de Astronomía, Universidad de Edimburgo, Real Observatorio, Edimburgo, Reino Unido; ESO, Garching, Alemania); R. J. Ivison (ESO, Garching, Alemania; Instituto de Astronomía, Universidad de Edimburgo, Real Observatorio, Edimburgo, Reino Unido); L. Dunne (Instituto de Astronomía, Universidad de Edimburgo, Real Observatorio, Edimburgo, Reino Unido; Universidad de Cardiff, Cardiff, Reino Unido); A. Manilla-Robles (ESO, Garching, Alemania; Universidad de Canterbury, Christchurch, Nueva Zelanda); S. Maddox (Instituto de Astronomía, Universidad de Edimburgo, Real Observatorio, Edimburgo, Reino Unido; Universidad de Cardiff, Cardiff, Reino Unido); A. J. R. Lewis (Instituto de Astronomía, Universidad de Edimburgo, Real Observatorio, Edimburgo, Reino Unido); G. de Zotti (INAF-Observatorio Astronómico de Padua, Padua, Italia); M. Bremer (Universidad de Bristol, Tyndall Avenue, Bristol, Reino Unido); D. L. Clements (Imperial College, Londres, Reino Unido); A. Cooray (Universidad de California, Irvine, California, EE.UU.); H. Dannerbauer (Instituto de Astrofísica de Canarias, La Laguna, Tenerife, España; Universidad de La Laguna, Dpto. Astrofísica, La Laguna, Tenerife, España); S. Eales (Universidad de Cardiff, Cardiff, Reino Unido); J. Greenslade (Imperial College, Londres, Reino Unido); A. Omont (CNRS, Instituto de Astrofísica de París, París, Francia; UPMC Univ. París 06, París, Francia); I. Perez–Fournón (Universidad de California, Irvine, California, EE.UU.; Instituto de Astrofísica de Canarias, La Laguna, Tenerife, España); D. Riechers (Universidad de Cornell, Edificio de Ciencias Espaciales, Ithaca, Nueva York, EE.UU.); D. Scott (Universidad de British Columbia, Vancouver, Canadá); P. van der Werf (Observatorio de Leiden, Universidad de Leiden, Leiden, Países Bajos); A. Weiß (Instituto Max-Planck de Radioastronomía, Bonn, Alemania) y Z-Y. Zhang (Instituto de Astronomía, Universidad de Edimburgo, Real Observatorio, Edimburgo, Reino Unido; ESO, Garching, Alemania).
Ilustración de una megafusión de galaxias antiguas
Esta ilustración muestra a un grupo de galaxias fusionándose y en interacción en el universo temprano. Estas fusiones se han visto usando los telescopios ALMA y APEX y representan la formación de cúmulos de galaxias, los objetos más masivos del universo moderno. Los astrónomos creían que estos eventos tuvieron lugar unos 3.000 millones de años después del Big Bang, por lo que se sorprendieron cuando las nuevas observaciones revelaron que esto sucedió cuando el universo tenía tan sólo la mitad de esa edad.
Crédito:
ESO/M. Kornmesser
Imágenes de un protocúmulo de galaxias obtenidas con SPT, APEX y ALMA
Este montaje muestra tres vistas de un grupo distante de galaxias en interacción y en proceso de fusión en el universo temprano. La imagen de la izquierda es una visión de amplio campo del Telescopio del Polo Sur que revela sólo un punto brillante. La imagen central es de APEX (Atacama Pathfinder Experiment) y revela más detalles. La imagen de la derecha es de ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) y revela que el objeto es, en realidad, un grupo de 14 galaxias fusionándose en el proceso de formación de un cúmulo de galaxias.
Crédito:
ESO/ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/Miller et al.
Videos .
ESOcast 157 Light: Aglomeración de galaxias antiguas (4K UHD)
Los telescopios ALMA y APEX han buceado en las profundidades del espacio — hacia la época en la que el universo tenía una décima parte de su edad actual — y han sido testigos de los inicios de una gigantesca aglomeración cósmica: la inminente colisión de jóvenes galaxias con estallido de formación estelar. Los astrónomos creían que estos eventos tuvieron lugar unos 3.000 millones de años después del Big Bang, por lo que se sorprendieron cuando las nuevas observaciones revelaron que esto sucedió cuando el universo tenía tan sólo la mitad de esa edad. Se cree que estos antiguos sistemas de galaxias acaban formando las estructuras más masivas del universo: los cúmulos de galaxias.
Este vídeo está disponible en 4K UHD.
"ESOcast Light" es una serie de vídeos cortos que pretende mostrar las maravillas del Universo en pequeñas piezas. Los episodios de ESOcast Light no reemplazarán a los vídeos estándar y más largos de ESOcasts, pero los complementan con noticias e imágenes actuales de astronomía en los comunicados de prensa de ESO.
Crédito:
ESO
Editing: Nico Bartmann.
Web and technical support: Mathias André and Raquel Yumi Shida.
Written by: Calum Turner and Richard Hook.
Music: Written and performed by Stan Dart (www.stan-dart.com).Footage and photos: ESO, M. Kornmesser, ESA/Hubble, A. Fujii, D. Malin Images, DSS, ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), Miller et al.
Directed by: Nico Bartmann.
Executive producer: Lars Lindberg Christensen.
Ilustración de una megafusión de galaxias antiguas
/Este vídeo, basado en ilustraciones, muestra a un grupo de galaxias fusionándose y en interacción en el universo temprano. Estas fusiones se han visto usando los telescopios ALMA y APEX y representan la formación de cúmulos de galaxias, los objetos más masivos del universo moderno. Los astrónomos creían que estos eventos tuvieron lugar unos 3.000 millones de años después del Big Bang, por lo que se sorprendieron cuando las nuevas observaciones revelaron que esto sucedió cuando el universo tenía tan sólo la mitad de esa edad.
Crédito:
ESO/M. Kornmesser
Fuente: Observatorio Europeo Austral
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