Impresión artística del disco Wolfe, una galaxia de disco giratorio masiva a principios, universo polvoriento. La galaxia se descubrió inicialmente cuando ALMA examinó la luz de un quásar más distante (arriba a la izquierda). Crédito:NRAO / AUI / NSF, S. Dagnello
En nuestro universo de 13,8 mil millones de años, la mayoría de las galaxias como nuestra Vía Láctea se forman gradualmente, alcanzando su gran masa relativamente tarde. Pero un nuevo descubrimiento realizado con el Atacama Large Millimeter / submillimeter Array (ALMA) de una galaxia de disco giratorio masivo, visto cuando el universo tenía sólo el diez por ciento de su edad actual, desafía los modelos tradicionales de formación de galaxias. Esta investigación aparece el 20 de mayo de 2020 en la revista Naturaleza .
Galaxy DLA0817g, apodado el Disco de Wolfe en honor al difunto astrónomo Arthur M. Wolfe, es la galaxia de disco giratorio más distante jamás observada. El poder incomparable de ALMA hizo posible ver esta galaxia girando a 170 millas (272 kilómetros) por segundo, similar a nuestra Vía Láctea.
"Si bien estudios anteriores insinuaron la existencia de estas primeras galaxias de disco ricas en gas en rotación, gracias a ALMA, ahora tenemos pruebas inequívocas de que ocurren ya en 1.500 millones de años después del Big Bang, "dijo el autor principal Marcel Neeleman del Instituto Max Planck de Astronomía en Heidelberg, Alemania.
¿Cómo se formó el disco de Wolfe?
El descubrimiento del Disco de Wolfe representa un desafío para muchas simulaciones de formación de galaxias, que predicen que las galaxias masivas en este punto de la evolución del cosmos crecieron a través de muchas fusiones de galaxias más pequeñas y grupos calientes de gas.
"La mayoría de las galaxias que encontramos al principio del universo parecen restos de trenes porque sufrieron una fusión constante y, a menudo, 'violenta', ", explicó Neeleman." Estas fusiones en caliente dificultan la formación bien ordenada, discos giratorios fríos como los que observamos en nuestro universo actual ".
Imagen de radio ALMA del disco Wolfe, visto cuando el universo tenía sólo el diez por ciento de su edad actual. Crédito:ALMA (ESO / NAOJ / NRAO), M. Neeleman; NRAO / AUI / NSF, S. Dagnello
En la mayoría de los escenarios de formación de galaxias, las galaxias solo comienzan a mostrar un disco bien formado alrededor de 6 mil millones de años después del Big Bang. El hecho de que los astrónomos encontraron una galaxia de disco de este tipo cuando el universo tenía solo el diez por ciento de su edad actual, indica que deben haber dominado otros procesos de crecimiento.
"Creemos que Wolfe Disk ha crecido principalmente a través de la acumulación constante de gas frío, "dijo J. Xavier Prochaska, de la Universidad de California, Santa Cruz y coautor del artículo. "Todavía, una de las preguntas que queda es cómo ensamblar una masa de gas tan grande mientras se mantiene una relativamente estable, disco giratorio ".
Formación de estrellas
El equipo también utilizó Karl G. Jansky Very Large Array (VLA) de la National Science Foundation y el Telescopio Espacial Hubble de la NASA / ESA para aprender más sobre la formación de estrellas en el Disco Wolfe. En longitudes de onda de radio, ALMA observó los movimientos de la galaxia y la masa de polvo y gas atómico, mientras que el VLA midió la cantidad de masa molecular, el combustible para la formación de estrellas. En luz ultravioleta, Hubble observó estrellas masivas. "La tasa de formación de estrellas en el Disco de Wolfe es al menos diez veces mayor que en nuestra propia galaxia, ", explicó Prochaska." Debe ser una de las galaxias de disco más productivas del universo temprano ".
El disco de Wolfe como se ve con ALMA (derecha - en rojo), VLA (izquierda - en verde) y el Telescopio Espacial Hubble (ambas imágenes - azul). A la luz de la radio ALMA observó los movimientos de la galaxia y la masa de polvo y gas atómico y el VLA midió la cantidad de masa molecular. En luz ultravioleta, Hubble observó estrellas masivas. La imagen VLA está hecha con una resolución espacial más baja que la imagen de ALMA, y por lo tanto se ve más grande y más pixelada. Crédito:ALMA (ESO / NAOJ / NRAO), M. Neeleman; NRAO / AUI / NSF, S. Dagnello; NASA / ESA Hubble
Una galaxia 'normal'
El Disco de Wolfe fue descubierto por primera vez por ALMA en 2017. Neeleman y su equipo encontraron la galaxia cuando examinaron la luz de un cuásar más distante. La luz del cuásar fue absorbida al pasar a través de un depósito masivo de gas hidrógeno que rodea la galaxia, que es como se reveló. En lugar de buscar luz directa de extremadamente brillante, pero galaxias más raras, Los astrónomos utilizaron este método de 'absorción' para encontrar más débiles, y galaxias más "normales" en el universo temprano.
"El hecho de que hayamos encontrado el disco Wolfe con este método, nos dice que pertenece a la población normal de galaxias presentes en los primeros tiempos, ", dijo Neeleman." Cuando nuestras observaciones más recientes con ALMA mostraron sorprendentemente que está rotando, nos dimos cuenta de que las primeras galaxias de disco giratorio no son tan raras como pensábamos y que debería haber muchas más por ahí ".
"Esta observación personifica cómo nuestra comprensión del universo se mejora con la sensibilidad avanzada que ALMA aporta a la radioastronomía, "dijo Joe Pesce, director del programa de astronomía de la National Science Foundation, que financia el telescopio. "ALMA nos permite hacer nuevos, hallazgos inesperados con casi todas las observaciones ".
