Imagen del Telescopio Espacial Hubble del campo que contiene un cúmulo de galaxias masivo en primer plano, MACSJ0717.5 + 3745. La galaxia polvorienta de Pope y sus colegas se denota por los cuadrados rojos que muestran tres imágenes de la misma galaxia de fondo con lentes gravitacionales. En los paneles de la derecha se muestra un acercamiento de cada imagen múltiple. Crédito:Imagen original de NASA, Agencia Espacial Europea y el equipo de campos fronterizos del telescopio espacial Hubble. Composición de color de Wikimedia Commons / Judy Schmidt; anotaciones y paneles de zoom agregados por A. Montana.
Llevando los límites del telescopio milimétrico de apertura única más grande del mundo, y acoplándolo con lentes gravitacionales, La astrónoma de la Universidad de Massachusetts Amherst, Alexandra Pope, y sus colegas informan que han detectado una sorprendente tasa de formación de estrellas. cuatro veces más alto que lo detectado previamente, en una galaxia oscurecida por el polvo detrás de un cúmulo de Frontier Fields.
Como explica Pope, "Esta muy distante, que conocemos una galaxia relativamente típica, y sabíamos que estaba formando estrellas, pero no teníamos idea de cuál era su tasa real de formación de estrellas porque hay mucho polvo a su alrededor. Las observaciones anteriores no pudieron superar eso. Descubrir que el polvo oscureció el 75 por ciento de su formación estelar es notable e intrigante. Estas observaciones muestran claramente que tenemos más que aprender ".
Ella agrega, "Los historiadores quieren saber cómo se construyeron las civilizaciones, y los astrónomos queremos saber dónde y cómo se formaron los elementos del universo y de dónde está hecho todo, "El estudio está aceptado para su publicación en El diario astrofísico .
La nueva herramienta que ha hecho posibles tales revelaciones es el Gran Telescopio Milimétrico (LMT) de 50 metros que ha estado observando como un telescopio de 32 metros ubicado en un volcán extinto en el centro de México en "modo de ciencia temprana" desde 2013. Operado conjuntamente por UMass Amherst y el Instituto Nacional de Astrofísica de México, Óptica y Electrónica (INAOE), Ofrece un nuevo poder asombroso para mirar dentro de las galaxias polvorientas, dice el astrofísico.
Papa, un experto en analizar cómo el polvo enmascara la formación de estrellas, dice que rastrear galaxias oscurecidas por el polvo en épocas tempranas ofrece buenos indicadores para comprender cómo el universo se enriqueció con metales a lo largo del tiempo. "Sabemos al nivel básico que los metales se forman en las estrellas, pero la tasa de acumulación durante el tiempo cósmico no sabemos, ", señala." Sabemos lo que vemos hoy, pero no sabemos cómo sucedió, y queremos completar esa imagen ".
En general, ella y sus colegas escriben, "Esta notable galaxia de menor masa que muestra signos de baja metalicidad y alto contenido de polvo puede desafiar nuestra imagen de la producción de polvo en el universo temprano".
Antes de que la cámara AzTEC del LMT tomara observaciones de esta galaxia, Los astrónomos confiaron en las imágenes del telescopio espacial Hubble para estudiar la formación de estrellas, Dice el Papa. Pero la mayoría de las formaciones estelares están oscurecidas por el polvo, por lo que las imágenes del Hubble no pudieron hacer un censo completo de la acumulación de estrellas en esta galaxia. "Las observaciones milimétricas anteriores se han limitado a las galaxias polvorientas más extremas. Con este estudio, hemos detectado una tasa sorprendentemente alta de formación de estrellas oscurecidas por el polvo en una galaxia típica del universo temprano ".
Con lentes gravitacionales, los investigadores utilizan una masa en primer plano, otra galaxia o un cúmulo de galaxias, como lente. Como luz desde muy lejos, pasa galaxias de fondo, está magnificada. "Esta técnica ofrece una forma de ver cosas que son mucho más débiles de lo que puede ver su telescopio, ", señala. Como se describe en las imágenes del Hubble, la galaxia con lentes que estudiaron en el cúmulo Frontier Fields mostró que formaba solo unas cuatro masas solares de nuevas estrellas por año, que es una observación "bastante típica" y que no sorprende a los astrónomos de hoy, Dice el Papa. "Pero luego las observaciones LMT revelaron otras 15 masas solares por año, lo que significa que nos habíamos perdido alrededor de las tres cuartas partes de la formación estelar en curso ".
Ella agrega, "Todavía no estamos al nivel de detectar toda la formación estelar que está ocurriendo, pero estamos mejorando. Uno de los grandes objetivos para nosotros es impulsar las observaciones a longitudes de onda más largas y rastrear estas galaxias muy polvorientas en épocas tempranas. Estamos impulsando las observaciones en esta dirección y el hecho de que Hubble haya encontrado solo una cuarta parte de la formación estelar en esta galaxia normal distante es una gran motivación para hacer muchos más estudios como este ".
Tan pronto como el próximo año, Pope y su colega Grant Wilson instalarán en el LMT un nuevo sistema de imágenes de última generación que está construyendo, apodado TolTEC. Ofrecerá una velocidad de mapeo 100 veces más rápida que la capacidad actual del LMT, lo que la convierte en la cámara polarimétrica de longitud de onda milimétrica más rápida de la Tierra para realizar estudios profundos del universo. Dice Wilson. Debería permitir a los astrónomos crear un censo de galaxias formadoras de estrellas, y las observaciones que requieren cinco años para completarse hoy se realizarán en poco más de una semana.
El Papa dice:"En la actualidad, nuestro censo de la actividad de formación estelar oscurecida por el polvo en las galaxias está severamente incompleto, especialmente en el universo distante. Con TolTEC en el LMT, Podremos hacer un censo completo de la actividad de formación estelar oscurecida por el polvo en galaxias durante 13 mil millones de años de tiempo cósmico.
