Crédito de imagen: ESO
Utilizando el instrumento de infrarrojo cercano ISAAC en el Very Large Telescope de ESO, y el efecto de aumento de una lente gravitacional, un equipo de astrónomos franceses y suizos [2] descubrió varias galaxias débiles que se cree son las más remotas conocidas.
Otros estudios espectroscópicos de uno de estos candidatos han proporcionado un fuerte argumento para lo que ahora es el nuevo poseedor del récord, y con mucho, de la galaxia más distante conocida en el Universo.
Llamada Abell 1835 IR1916, la galaxia recién descubierta tiene un desplazamiento al rojo de 10 [3] y se encuentra a unos 13,230 millones de años luz de distancia. Por lo tanto, se ve en un momento en que el Universo era solo 470 millones de años joven, es decir, apenas el 3 por ciento de su edad actual.
Esta galaxia primitiva parece ser diez mil veces menos masiva que nuestra galaxia, la Vía Láctea. Bien podría estar entre la primera clase de objetos que pusieron fin a la Edad Media del Universo.
Este notable descubrimiento ilustra el potencial de los grandes telescopios terrestres en el dominio del infrarrojo cercano para la exploración del Universo temprano.
Cavando en el pasado
Al igual que los paleontólogos que excavan más y más para encontrar los restos más antiguos, los astrónomos intentan mirar más y más para escudriñar el Universo muy joven. La búsqueda definitiva? Encontrar las primeras estrellas y galaxias que se formaron justo después del Big Bang.
Más precisamente, los astrónomos están tratando de explorar los últimos "territorios desconocidos", el límite entre la "Edad Media" y el "Renacimiento Cósmico".
Poco después del Big Bang, que ahora se cree que tuvo lugar hace unos 13.700 millones de años, el Universo se sumió en la oscuridad. La radiación reliquia de la bola de fuego primordial se había extendido por la expansión cósmica hacia longitudes de onda más largas y aún no se habían formado ni estrellas ni cuásares que pudieran iluminar el vasto espacio. El universo era un lugar frío y opaco. Por lo tanto, esta era sombría se llama razonablemente la "Edad Media".
Unos cientos de millones de años después, la primera generación de estrellas y, más tarde, las primeras galaxias y cuásares, produjeron intensa radiación ultravioleta, levantando gradualmente la niebla sobre el Universo.
Este fue el final de la Edad Media y, con un término nuevamente tomado de la historia humana, a veces se lo conoce como el "Renacimiento Cósmico".
Los astrónomos están tratando de precisar cuándo y cómo terminó exactamente la Edad Media. Esto requiere buscar los objetos más remotos, un desafío que solo los telescopios más grandes, combinados con una estrategia de observación muy cuidadosa, pueden asumir.
Usando un telescopio gravitacional
Con la llegada de los telescopios de clase de 8-10 metros, se ha logrado un progreso espectacular durante la última década. De hecho, desde entonces ha sido posible observar con cierto detalle varios miles de galaxias y cuásares a distancias de casi 12 mil millones de años luz (es decir, hasta un desplazamiento al rojo de 3 [3]). En otras palabras, los astrónomos ahora pueden estudiar galaxias individuales, su formación, evolución y otras propiedades en más del 85% de la historia pasada del Universo.
Más adelante, sin embargo, las observaciones de galaxias y cuásares se vuelven escasas. Actualmente, solo un puñado de galaxias muy débiles se ven aproximadamente entre 1.200 y 750 millones de años después del Big Bang (desplazamiento al rojo 5-7). Más allá de eso, la debilidad de estas fuentes y el hecho de que su luz se desplace del infrarrojo óptico al infrarrojo cercano hasta ahora ha limitado severamente los estudios.
Un equipo de astrónomos franceses y suizos [2] ha logrado un avance importante en esta búsqueda de la galaxia formada más temprano [2] utilizando el Very Large Telescope (VLT) de ESO equipado con el instrumento sensible al infrarrojo cercano ISAAC. Para lograr esto, tuvieron que combinar el efecto de amplificación de luz de un cúmulo de galaxias, un telescopio gravitacional, con el poder de captación de luz del VLT y las excelentes condiciones del cielo que prevalecen en Paranal.
Buscando galaxias distantes
La búsqueda de objetos tan débiles y escurridizos exige un enfoque particular.
En primer lugar, se tomaron imágenes muy profundas de un grupo de galaxias llamado Abell 1835 utilizando el instrumento de infrarrojo cercano ISAAC en el VLT. Estos grupos masivos relativamente cercanos son capaces de doblar y amplificar la luz de las fuentes de fondo, un fenómeno llamado Lente Gravitacional y predicho por la teoría de la Relatividad General de Einstein.
Esta amplificación natural permite a los astrónomos observar las galaxias que de otro modo serían demasiado débiles para ser vistas. ¡En el caso de la galaxia recién descubierta, la luz se amplifica aproximadamente de 25 a 100 veces! Combinado con el poder del VLT, ha sido posible obtener imágenes e incluso tomar un espectro de esta galaxia. De hecho, la amplificación natural aumenta efectivamente la apertura del VLT de 8,2 ma 40-80 m.
Las profundas imágenes de IR cercano tomadas a diferentes longitudes de onda han permitido a los astrónomos caracterizar las propiedades de unos pocos miles de galaxias en la imagen y seleccionar un puñado de ellas como galaxias potencialmente muy distantes. Utilizando imágenes obtenidas previamente tomadas en el Telescopio Canadá-Francia-Hawái (CFHT) en Mauna Kea e imágenes del Telescopio Espacial Hubble, se ha verificado que estas galaxias no se ven en la óptica. De esta manera, se reconocieron seis galaxias candidatas de alto desplazamiento al rojo cuya luz pudo haber sido emitida cuando el Universo tenía menos de 700 millones de años.
Para confirmar y obtener una determinación más precisa de la distancia de una de estas galaxias, los astrónomos obtuvieron el Tiempo discrecional del Director para usar nuevamente ISAAC en el VLT, pero esta vez en su modo espectroscópico. Después de varios meses de cuidadoso análisis de los datos, los astrónomos están convencidos de haber detectado una característica espectral débil pero clara en el dominio del infrarrojo cercano. Los astrónomos han argumentado firmemente que esta característica es sin duda la línea de emisión Lyman-alpha típica de estos objetos. Esta línea, que ocurre en el laboratorio a una longitud de onda de 0,1216 μm, es decir, en el ultravioleta, se ha extendido al infrarrojo cercano a 1,34 μm, lo que convierte a Abell 1835 IR1916 en la primera galaxia conocida por tener un desplazamiento al rojo tan grande como 10)
La galaxia más distante conocida hasta la fecha.
Este es el caso más fuerte para un desplazamiento al rojo en exceso del registro actual confirmado espectroscópicamente en z = 6.6 y el primer caso de un desplazamiento al rojo de dos dígitos. Al escalar la edad del Universo a la vida de una persona (80 años, por ejemplo), el registro anterior confirmado mostraba a un niño de cuatro años. Con las presentes observaciones, tenemos una foto del niño cuando tenía dos años y medio.
A partir de las imágenes de esta galaxia obtenidas en las diversas bandas de ondas, los astrónomos deducen que está experimentando un período de intensa formación estelar. Pero se estima que la cantidad de estrellas formadas es "solo" 10 millones de veces la masa del sol, aproximadamente diez mil veces más pequeña que la masa de nuestra galaxia, la Vía Láctea.
En otras palabras, lo que ven los astrónomos es el primer bloque de construcción de las grandes galaxias actuales. Este hallazgo concuerda bien con nuestra comprensión actual del proceso de formación de galaxias correspondiente a una acumulación sucesiva de las grandes galaxias vistas hoy en día a través de numerosas fusiones de "bloques de construcción", galaxias más pequeñas y más jóvenes formadas en el pasado.
Son estos bloques de construcción los que pueden haber proporcionado las primeras fuentes de luz que levantaron la niebla sobre el Universo y pusieron fin a la Edad Media.
Para Roser Pell ?, del Observatorio Midi-Pyrénées (Francia) y co-líder del equipo, "estas observaciones muestran que bajo condiciones de cielo excelentes como las del Observatorio Paranal de ESO, y usando lentes gravitacionales fuertes, observaciones directas de galaxias distantes cercanas a la Edad Media son factibles con los mejores telescopios terrestres ".
El otro co-líder del equipo, Daniel Schaerer, del Observatorio y Universidad de Ginebra (Suiza), está entusiasmado: "Este descubrimiento abre el camino a futuras exploraciones de las primeras estrellas y galaxias del Universo temprano".
Más información
La información presentada en este comunicado de prensa se basa en un artículo de investigación en la revista europea de investigación "Astronomía y Astrofísica" (A&A, volumen 416, página L35; "¿Observaciones de ISAAC / VLT de una galaxia con lente en z = 10.0" por Roser Pell? , Daniel Schaerer, Johan Richard, Jean-François Le Borgne y Jean-Paul Kneib). Está disponible en la web en el sitio web de EDP.
Las explicaciones e imágenes adicionales están disponibles en la página web de los autores, en http://obswww.unige.ch/sfr y http://webast.ast.obs-mip.fr/galaxies/
Fuente original: Comunicado de prensa de ESO
