Encuentran evidencias de estrellas formándose tan solo 250 millones de años después del Big Bang

Encuentran evidencias de estrellas formándose tan solo 250 millones de años después del Big Bang

A partir de las observaciones de ALMA y el VLT, los astrónomos han determinado que la formación de estrellas en la lejana galaxia MACS1149-JD1 dio comienzo en una etapa sorprendentemente temprana

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MACS1149-JD1. El cúmulo de galaxias MACS

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El cúmulo de galaxias MACS

Esta imagen obtenida por el Telescopio Espacial Hubble se muestra el cúmulo de galaxias MACS J1149.5+2223. La imagen del recuadro es la galaxia distante MACS1149-JD1.

 

 En esta imagen podemos apreciar ampliada la galaxía MACS1149-JD1 La distribución del oxígeno detectado con ALMA se representa en rojo.

Foto: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), NASA/ESA Hubble Space Telescope / W. Zheng (JHU) / M. Postman (STScI),Tthe CLASH Team, Hashimoto et al.

MACS1149-JD1

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MACS1149-JD1

En esta imagen podemos apreciar ampliada la galaxia MACS1149-JD1. La distribución del oxígeno detectado con ALMA se representa en rojo.

Foto: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO) / Hashimoto et al.

Atacama Large Millimeter/submillimeter Array - ALMA

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Atacama Large Millimeter/submillimeter Array - ALMA

El fotógrafo embajador de ESO Babak Tafreshi, captó esta impresionante imagen de las antenas del conjunto de Telescopios ALMA con el esplendor de la Vía Láctea como fondo. ALMA fue el telescopio utilizado para observar la galaxia lejana MACS1149-JD1 y ea partir del cual se detectó el débil resplandor emitido por oxígeno ionizado de la galaxia.

Foto: ESO/B. Tafreshi

Very Large Telescope (VLT)

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Very Large Telescope (VLT)

Además del brillo del oxígeno captado por ALMA, el VLT (Very Large Telescope) de ESO también detectó una señal más débil de emisión de hidrógeno.

Foto: G. Hüdepohl

Encuentran evidencias de estrellas formándose tan solo 250 millones de años después del Big Bang

Un equipo internacional de científicos ha utilizado ALMA para observar una galaxia lejana llamada MACS1149-JD1. A partir del telescopio los astrónomos detectaron un resplandor muy débil emitido por el oxígeno ionizado de la galaxia. Se da que a medida que esta luz infrarroja viaja por el espacio, la expansión del universo la modifica, es decir, su longitud de onda se hace más larga en un fenómeno conocido como desplazamiento al rojo. Para cuando fue detectada en la Tierra por ALMA, la longitud de onda era más de diez veces más larga que cuando se originó. De este modo, el equipo infirió que la señal fue emitida hace 13.300 millones de años -o 500 millones de años después del Big Bang-, convirtiéndolo en el oxígeno más distante jamás detectado por ningún telescopio.

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La presencia de oxígeno es una clara señal de que debe haber habido incluso generaciones anteriores de estrellas en esta galaxia. “Me emocionó ver la señal de oxígeno distante en los datos de ALMA”, afirma Takuya Hashimoto, autor principal del nuevo artículo e investigador de la Universidad Osaka Sangyo y el Observatorio Astronómico Nacional de Japón. “Esta detección hace retroceder las fronteras del universo observable”.

Además del brillo del oxígeno captado por ALMA, el VLT -Very Large Telescope- de ESO también detectó una señal más débil de emisión de hidrógeno. La distancia a la galaxia, determinada a partir de esta observación, correspondía con la distancia obtenida por la observación del oxígeno. Esto hace de MACS1149-JD1 la galaxia más lejana jamás observada con ALMA y con el VLT, además de ser la galaxia más lejana de la que se tiene una medición precisa de la distancia a la que se encuentra.

"Somos capaces de utilizar esta galaxia para estudiar un período anterior, completamente desconocido, de la historia cósmica”

“Vemos esta galaxia en un momento en el que el universo sólo tenía 500 millones de años y, sin embargo, ya tiene una población de estrellas maduras”, explica Nicolas Laporte, investigador de la University College de Londres -UCL- y coautor del artículo. “Por lo tanto somos capaces de utilizar esta galaxia para estudiar un período anterior, completamente desconocido, de la historia cósmica”.

Tras el Big Bang, hubo un periodo durante el cual no hubo oxígeno en el universo; fue creado por los procesos de fusión de las primeras estrellas y luego liberado al morir estas. La detección de oxígeno en MACS1149-JD1 indica que estas generaciones anteriores de estrellas ya se habían formado y habían expulsado oxígeno apenas 500 millones de años después del comienzo del universo.

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Fotografías

Pero, ¿cuándo tuvo lugar esta formación temprana de estrellas? Para averiguarlo, el equipo reconstruyó los inicios de la historia de MACS1149-JD1 utilizando datos infrarrojos tomados con el Telescopio Espacial Hubble de NASA y la ESA, y el Telescopio Espacial Spitzer de NASA. Descubrieron que el brillo observado de la galaxia puede explicarse con un modelo en el que el inicio de la formación estelar comienza tan solo 250 millones de años después del comienzo del universo.

La madurez de las estrellas en MACS1149-JD1 plantea la pregunta de cuándo surgieron las primeras galaxias de la oscuridad total, una época que los astrónomos denominan, de forma romántica, como el "amanecer cósmico". Estableciendo la edad de MACS1149-JD1, el equipo ha demostrado de forma efectiva que hubo galaxias que existieron antes de las que podemos detectar de forma directa en la actualidad.

“Determinar cuándo tuvo lugar el amanecer cósmico es el Santo Grial de la cosmología"

Richard Ellis, astrónomo senior en la UCL y coautor del artículo, concluye: “determinar cuándo tuvo lugar el amanecer cósmico es el Santo Grial de la cosmología y el estudio de formación de galaxias. ¡Con estas nuevas observaciones de MACS1149-JD1 nos estamos acercando a la posibilidad de ser testigos directos del nacimiento de la luz de las estrellas! Puesto que todos estamos hechos de material estelar procesado, esto supone realmente encontrar nuestros propios orígenes”.

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