El cielo nocturno es una máquina del tiempo natural, utilizado por los cosmólogos para explorar los orígenes y la evolución del universo. Alcanzando las profundidades del pasado una clase de estudiantes de pregrado de la Universidad de Chicago trató de hacer lo mismo y descubrió una galaxia extraordinariamente distante en el cosmos temprano.

La luz emitida por objetos celestes lejanos tarda mucho en llegar a los observadores del lado de la Tierra. Eso significa que las estrellas y galaxias que vemos en el cielo nos parecen como si hubieran existido millones, o incluso miles de millones, de años atrás.

La luz de la galaxia descubierta proviene de una época en la que el universo tenía solo 1.200 millones de años. aproximadamente una décima parte de su edad actual. Por este punto, la joven galaxia ya había acumulado una masa impresionantemente comparable a la versión actual de nuestra galaxia natal, la vía Láctea.

"Esta galaxia que hemos observado, mirando hacia afuera y hacia atrás en el pasado, ya ha crecido. Ya ha formado casi las estrellas de la Vía Láctea, "dijo Michael Gladders, profesor del departamento de astronomía y astrofísica de la UChicago. "Es bastante maduro, pero en una etapa mucho más temprana en el universo ".

El descubrimiento fue un hito culminante en la primera iteración de un curso de campo desarrollado para la nueva carrera de astrofísica ofrecida por UChicago. Los estudiantes de la clase de dos trimestres formaron una nueva colaboración de investigación, LÁMPARAS FRÍAS, y examinó bases de datos públicas de imágenes en busca de galaxias con lentes. El notable hallazgo fue confirmado por observaciones de instrumentos terrestres:los telescopios Magellan en Chile y el telescopio Gemini North en Hawai.

"Telescopio de la naturaleza"

Una galaxia con lentes es aquella cuya luz emitida ha sido desviada por la gravedad de un objeto masivo que se encuentra entre la galaxia y el punto de observación. Este efecto, conocido como lente gravitacional, crea un distorsionado, imagen en forma de arco de la galaxia con un brillo intensamente ampliado.

Gladders, que impartió el curso de campo en el primer semestre de 2020, llama lente gravitacional 'telescopio de la naturaleza "." Es una rareza, forma peculiar de enfoque y aumento que nos permite estudiar las galaxias con mucho más detalle de lo que normalmente podríamos, " él dijo.

La luz de la galaxia descubierta fue magnificada tan fuertemente por un grupo de otras galaxias en su primer plano que rivalizó con las imágenes del cielo tomadas desde el espacio.

"Este era un telescopio terrestre que tomaba datos de este arco absolutamente hermoso, "dijo Gourav Khullar, un doctorado de UChicago. candidato que se desempeñó como asistente de enseñanza para el curso de campo y es el primer autor del artículo que describe los hallazgos. "¡Es aproximadamente cien veces más brillante que las imágenes clásicas de galaxias igualmente distantes del Telescopio Espacial Hubble!"

Un estudio completo de las poblaciones estelares de esta galaxia, realizado por los estudiantes colaboradores, concluyó al darse cuenta de que esta era la galaxia con lentes más brillante jamás observada en este período de tiempo del universo temprano.

Sin lentes gravitacionales, aunque, la galaxia distante parecería mucho más tenue, si es visible en absoluto.

"El arco ha sido ampliado por la lente intermedia de tal manera que es extremadamente brillante, "dijo Khullar." Pero una versión sin lentes de la galaxia no se vería así; sería mucho más tenue y nada detectable por las instalaciones terrestres actuales ".

Empujando a través de la pandemia

El curso de campo fue diseñado para proporcionar a los estudiantes de astrofísica una experiencia de la vida real, oportunidad de investigación de vanguardia. Originalmente modesto en ambición, Gladders convenció al departamento y al colegio de invertir en una experiencia de campo completa, incluyendo una visita a los Telescopios de Magallanes para participar en el tiempo de observación astronómica durante las vacaciones de primavera.

Pero la pandemia de coronavirus frustró esos planes, arrancando lo que estaba destinado a ser la experiencia central de la clase.

"Todo estaba reservado, ", dijo Gladders." Ya había organizado viajes a otros sitios del observatorio, sitios de construcción para ver los telescopios que se están construyendo actualmente, y ver al propio Chile ".

En medio de tiempos oscuros los estudiantes de COOL-LAMPS siguieron adelante con el escaneo de datos públicos del cielo, eventualmente alcanzando su revelador descubrimiento galáctico.

"Para mi, Fue un shock que hubiéramos encontrado algo tan importante, "dijo Emily Sisco, un estudiante de astrofísica de cuarto año que participó en el curso de campo durante el último año académico. "Todo el trabajo que habíamos estado haciendo nos condujo a ese momento, ¡pero todavía estaba en shock! "

Los primeros resultados intrigantes han animado a la colaboración COOL-LAMPS a buscar tiempo de observación para una segunda ola de estudios. Se establecen planes para observar la galaxia utilizando telescopios terrestres en Nuevo México y Europa, así como dos de los telescopios espaciales en órbita de la NASA, Hubble y el Observatorio de rayos X Chandra.

"Con imágenes de mayor resolución desde el espacio, los astrónomos podrán resolver la estructura de esta galaxia, "dijo Ezra Sukay, que se unió a la colaboración COOL-LAMPS como estudiante de tercer año en el College. "Esto revelará detalles sobre la formación de estrellas en galaxias muy masivas al principio del universo".

Gladders esperaba que la clase tuviera éxito de alguna manera, pero no anticipó una galaxia tan excepcionalmente brillante, muy atrás en el tiempo o madura como lo que se descubrió. "Es absolutamente fantástico, ", dijo." Estoy muy orgulloso de ellos, han hecho un gran trabajo ".

En Enero, Gladders comenzará a enseñar una segunda versión del curso de campo, agregando nuevos estudiantes a COOL-LAMPS que continuarán investigando la formación y evolución de las galaxias a lo largo del tiempo cósmico.

"Uno de los grandes objetivos al estudiar el cosmos es responder a la pregunta fundamental de dónde venimos, "dijo Gladders." Nosotros como especie, pero también el planeta en el que vivimos, el sistema solar en el que se encuentra el planeta, y la galaxia en la que se encuentra nuestro sistema solar.

"Estamos abordando este profundo anhelo de comprender de dónde viene todo y, en última instancia, ¿cómo encajamos? "

COOL-LAMPS es la abreviatura de ChicagO Lentes fuertes seleccionados ópticamente:ubicados en los márgenes de las encuestas públicas.