VLT, Paranal, Chile:
TELESCOPIO GIGANTE ESTUDIA GALAXIA JUVENIL
Se revelaron detalles sin precedentes de una galaxia lejana, formada unos tres mil millones de años después del Big Bang.
(21 Agosto, 2006 ESO - CA) En la década pasada los astrónomos lograron explicar el mecanismo de formación de las galaxias cuando el Universo tenía unos pocos miles de millones de años de edad. Estas comenzaron a formarse luego que grandes masas de gas de materia ordinaria se enfriaba y concentraba alrededor de concentraciones de la misteriosa materia 'oscura'.
Desde aquella época, ocurrida hace unos 11 mil millones de años atrás, hasta la época actual, las interacciones, choques y uniones de galaxias, condujeron a las estructuras galácticas que observamos hoy. El panorama general no se ha resuelto en sus detalles, ya que es muy difícil conocer la forma de cómo se ensamblaron esas primeras galaxias y de cuando se formaron sus bulbos centrales (bulges) y discos, los componentes principales de las galaxias espirales.
Imagen: Emisión de la línea H-alfa Galaxia lejana BzK155043, ubicada a casi 11 mil millones de años luz vista en la frecuencia del infrarrojo. En la imagen infrarroja, de colores falsos, la zona azul gira hacia nosotros, mientras que la roja es aleja. La región verde marcada con la cruz es el centro de la galaxia y está estática. Crédito: ESO.
El estudio de esa época del Universo es particularmente difícil, ya que a causa de la expansión del Universo no recibimos la luz visible de los objetos astronómicos que allí axistían. A esas distancias su alta velocidad de alejamiento estira las ondas luminosas de modo que las emisiones que originalmente ocurrieron en luz visible son recibidas en el espectro infrarrojo.
Además, debido a la enorme distancia a la que se encuentran esos objetos, recibimos muy pocos de los fotones emitidos y sólo podemos observar los objetos más brillantes. El estudio de esa época es uno de los objetivos del Observatorio Very Large Telescope (VLT), en Cerro Paranal, Antofagasta, Chile.
Utilizando la enorme capacidad de los telescopios de 8,2 metros de diámetro del VLT y recibiendo los enrojecidos fotones con el detector SINFONI (1), un novedoso espectrómetro infrarrojo capaz de corregir parcialmente las distorciones de la atmósfera mediante la 'óptica adaptiva' entregando imágenes nítidas e información de colores, o espectros, con alta resolución.
Un grupo internacional de astrónomos, ha realizado un avance significativo en este tema con el estudio de galaxias brillantes y distantes, con zonas de estrellas en formación, llamado SINS por su sigla en inglés (Spectroscopic Imaging Survey in the Near-Infrared with SINFONI), cuyos últimos resultados fueron presentados en Nature.
Estudiando la lejana galaxia BzK155043, ubicada a casi 11 mil millones de años luz de distancia, mediante el SINFONI lograron revelar las propiedades físicas y dinámicas de este objeto con un nivel de detalle sin precedentes.
Las observaciones revelan un enorme y masivo disco rotatorio en formación (proto-disco), el cual canaliza gas hacia un creciente bulbo central. Las altas densidades del gas en la superficie, la gran velocidad de formación estelar y las edades relativamente jóvenes de las estrellas, sugieren que el sistema se formó rápidamente, por fragmentación y formación de estrellas en un disco inicial muy rico en gas. Otras observaciones de galaxias masivas y lejanas entregan resultados similares.
Los astrónomos lograron un nuevo récord en resolución (de tan sólo 0.15 arcos de segundo), dando así un nivel de detalles sin precedentes de la anatomía de esta distante galaxia. La resolución se refiere a la capacidad de un telescopio para distinguir detalles en una determinada región del espacio (a modo de referencia, la Luna llena ocupa unos 1.800 arcos de segundo en el cielo nocturno a simple vista).
“Cuando comenzamos el programa SINS”, dice Reinhard Genzel, autor principal del estudio publicado esta semana en la última edición de Nature, “esperábamos ver un movimiento principalmente irregular y tal vez caótico causado por las frecuentes actividades de fusión en el joven Universo. Nos encontramos con una gran sorpresa al ver cantidades de galaxias de disco rotante y ricas en gas, de propiedades muy similares a la Vía Láctea de hoy”.
Que estás galaxias sean tan grandes y roten tan rápido indica que el gas tiene una rotación similar al halo de materia oscura de la cual se enfrió, lo que resuelve un importante problema en la formación de galaxias.
Los datos de SINFONI sugieren que los proto-discos posiblemente se transformaron en galaxias elípticas densas, ya sea por procesos internos, como en el caso del espectacular flujo de gas observado en BzK15504, o bien por colisiones y fusiones con otras galaxias.
Otro aspecto importante del estudio son los altos índices de formación estelar que se deducen para muchas de las galaxias distantes y con formación de estrellas que fueron estudidas, con tasas de nacimiento estelar cerca de cien veces más grandes que la Vía Láctea en el presente.
(1) SINFONI es una combinación de un nuevo “espectrómetro integrado de campo” infrarrojo (SPIFFI) y un módulo especial de óptica adaptativa (MACAO). El módulo integrado de campo SPIFFI entrega información detallada del color o espectro de un objeto, para 2000 puntos espaciales en el cielo, dispuestos en un campo bidimensional de 32 x 64 píxeles. El modulo óptico adaptativo MACAO percibe la distorsión de las imágenes creadas por la refracción y turbulencia de la atmósfera terrestre a través de un análisis rápido de la imagen de una estrella cerca del objeto de estudio. Luego se utiliza un espejo deformable en la trayectoria de luz del instrumento para eliminar la distorsión causada por la atmósfera. En su singular modo de óptica adaptativo, SINFONI entrega imágenes de muy alta resolución en cada uno de los 2000 canales espectrales.
