El telescopio espacial Hubble descubre la galaxia con mayor corrimiento al rojo (z≈10)

Por Francisco R. Villatoro, el 26 enero, 2011. Categoría(s): Astrofísica • Ciencia • Noticias • Science ✎ 4

Ver una galaxia con z ≈ 10 significa que la vemos como era 500 millones de años despúes de la gran explosión (Big Bang), cuando el universo tenía tan solo el 4% de su edad actual. No se ha observado ninguna otra galaxia con z>8 y la comparación entre la nueva galaxia y las encontradas con z ≈ 8 (unos 200 millones de años más tarde) indica que su tasa de formación estelar es un ~10% inferior, lo que sugiere que el estudio de las galaxias con z > 9-10 es crucial para entender la formación de las primeras galaxias. Hay que recordar que ya se han observado unas 6.000 galaxias con 6>z>3, es decir, entre 900 y 2.000 millones de años tras la gran explosión, pero se han observado muy pocas galaxias con z ≈ 8 (la más antigua conocida tenía z ≈ 8.2). Nos lo cuenta Naveen A. Reddy, “Cosmology: A glimpse of the first galaxies,” Nature 469: 479–481, 27 January 2011, que se hace eco del artículo técnico de R. J. Bouwens et al., “A candidate redshift z ≈ 10 galaxy and rapid changes in that population at an age of 500 Myr,” Nature 469: 504–507, 27 January 2011.

La nueva galaxia ha sido observada gracias a la nueva cámara de gran campo (WFC 3 por Wide Field Camera) instalada a mediados de 2009 en el telescopio espacial Hubble. Este instrumento es 30 veces más sensible que la WFC 2 y permite encontrar galaxias muy débiles de alto corrimiento al rojo. Técnicamente, han utilizando un método llamado “discontinuidad galáctica Lyman” (Lyman break galaxy) que busca mediante un filtro azul la línea Lyman-α en el espectro del hidrógeno galáctico. La técnica utiliza las imágenes obtenidas por la WFC3 a través de varios filtros y su análisis es complicado. Por ello será necesario que se confirme el corrimiento al rojo de la nueva galaxia por un método independiente. Aún así, se trata de un gran hallazgo que ha merecido ser publicado en Nature.

¿Cómo dieron origen a las primeras galaxias las fluctuaciones primordiales tras la gran explosión? La única manera de contestar a esta pregunta es mediante el estudio de las primeras galaxias, que se formaron tras la fase de reionización (6 < z < 20, o entre 150 y 1.000 millones de años tras la gran explosión). “Se piensa que la reionización ocurrió cuando las primeras generaciones de estrellas de población III y cuásars emitieron radiación que reionizó el universo, volviendo a hacerlo un plasma ionizado” [wiki]. El nuevo hallazgo sugiere una conexión estrecha entre la formación de galaxias y la materia oscura en el universo temprano. Parece ser que el crecimiento de las primeras galaxias refleja el de los halos de materia oscura de dichas galaxias. Esta similitud sugiere que, a pesar de la compleja física de la formación galáctica, la formación estelar está dominada por efectos gravitatorios; gracias a ello se puede estimar la luminosidad de una galaxia primigenia. 

La gran esperanza de los cosmólogos para estudiar en detalle la formación de las primeras galaxias es el telescopio espacial James Webb (JWST), cuyo lanzamiento está programado para 2014. Un espejo mucho mayor y unos detectores infrarrojos mucho más sensibles (capaces de observar galaxias con z > 10) permitirá un estudio detallado del papel de las primeras galaxias en la reionización. Todo el mundo espera que el JWST revolucione nuestro conocimiento sobre las galaxias más distantes y más débiles.



4 Comentarios

  1. Hola Francis… te leo de vez en cuando pero nunca habia escrito me parece. Solo queria hacer un pequenyo comentario tecnico. El metodo de deteccion de estos bichos no se basa en buscar la linea de emision de hidrogeno Lyman-alfa. De hecho se pueden buscar asi, pero es mucho menos eficiente, ya que un numero relativamente pequenyo de galaxias emite Lyman-alfa, y esa emision es muy dificil de detectar a estas distancias.

    En realidad lo que pasa es que existe una longitud de onda (precisamente la de Lyman-alfa, 1216 angstroms, en el ultravioleta) tal que por encima de ella la radiacion de las estrellas pasa sin problemas, mientras que por debajo es absorbida por el hidrogeno, tanto de esa galaxia como del medio alrededor de ella. Por eso en su espectro apareceria un “escalon”, con flujo absolutamente cero bajo 1216 A, y positivo por encima. Al ponerla a redshift 10 lo que ocurre es que las longitudes de onda se estiran, y el escalon ya no se ve a 1216 A, sino a (1+10)x1216 ~ 13400 A. Eso hace que no se vea absolutamente nada en los filtros visibles ni en los filtros infrarrojos Y o J (todos ellos por debajo de 13400 A), y en cambio si se vea en H (que esta un poco por encima de 13400 A de longitud de onda).

    Esa “marca” es muy facil de reconocer, y si haces imagenes muy muy profundas esperas ver algo parecido a esto. Hace 15 anyos la gente no se creia estas cosas, y este articulo nunca hubiera sido aceptado sin un espectro que lo apoyara, donde se vieran detalles del objeto. Hoy en dia si que se aceptan, y la prueba es que aunque aun se considere “candidato”, lo han aceptado en Nature y le han hecho una rueda de prensa monstruosa… 😉

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