Las galaxias en el universo joven estaban formando estrellas a tasas de 10 a 50 veces más altas que sus contrapartes de hoy en día, como nuestra Vía Láctea. Un estudio reciente ha descubierto que no eran simplemente versiones ampliadas de las regiones de formación estelar que se ven hoy en día. En lugar de, El profesor de UCLA, Matthew Malkan, y varios colaboradores han descubierto que las primeras galaxias se estaban "volviendo verdes".

"El descubrimiento de que las galaxias jóvenes son tan inesperadamente brillantes, si busca esta luz verde distintiva, cambiará drásticamente y mejorará la forma en que estudiamos la formación de galaxias a lo largo de la historia del universo, "Dijo Malkan.

Los astrónomos descubrieron un número sorprendente de galaxias distantes en las que la línea de emisión más fuerte proviene del oxígeno doblemente ionizado. Su longitud de onda en la región verde del espectro electromagnético hace que el color llamativo que también se ve en las llamadas nebulosas "planetarias" (mal llamadas porque su color verdoso se parece al de los planetas Urano y Neptuno, pero por razones completamente diferentes).

Esto fue sorprendente porque las regiones actuales de formación de estrellas, como la cercana nebulosa de Orión, dar un brillo rosado, que proviene de los átomos de hidrógeno, con mucho el elemento más abundante del universo. Las estrellas recién nacidas están incrustadas en las nubes de gas de las que nacieron recientemente. Los fotones ultravioleta de esas estrellas jóvenes irradian los átomos del gas, haciendo que se calienten y pierdan electrones, un proceso llamado fotoionización. Este gas ionizado caliente emite luego un patrón distintivo de colores de luz. El color más fuerte es casi siempre la luz rosada de los átomos de hidrógeno calentados.

Pero algo inusual estaba sucediendo en las primeras generaciones de formación estelar, sólo uno o dos mil millones de años después del Big Bang. Los átomos de oxígeno en sus nubes de gas circundantes han perdido dos electrones, en lugar del habitual. Golpear ese segundo electrón requiere mucha energía. Esto se puede hacer solo con fotones extremadamente enérgicos (casi en el rango de rayos X). Pocos fotones de alta energía son producidos por las estrellas jóvenes que se ven hoy en Orión o en cualquier otro lugar de la Vía Láctea u otras galaxias modernas.

SON producidas por unas pocas estrellas mucho más calientes, como las que se encuentran brevemente en los centros de la nebulosa "planetaria" (fotografía de la derecha arriba). Pero estas condiciones extremas solo se ven en toda la galaxia en menos de una centésima parte del uno por ciento de las galaxias de hoy. Apodado "guisantes verdes, "Estas galaxias enanas verdosas de estallido estelar fueron descubiertas por el proyecto Galaxy Zoo. La explicación de por qué el universo joven se estaba volviendo verde, pero luego se detuvo, todavía está bajo intensa investigación. Malkan y sus colegas sospechan que se debe a que las estrellas jóvenes estaban más calientes en las fases anteriores de la evolución de las galaxias. Más de ellos se parecían efectivamente a los muy calientes (T> 50, 000 ° C) estrellas centrales en nebulosas planetarias (pero con orígenes muy diferentes).

Un análisis reciente de muchos miles de galaxias distantes en el campo profundo de Subaru con el estudiante de posgrado Daniel Cohen encontró que TODAS las galaxias pequeñas son emisores sorprendentemente fuertes de la línea de emisión verde de oxígeno doblemente ionizado. Al promediar datos para un número tan grande de galaxias, obtuvieron las primeras mediciones precisas de las galaxias enanas que son extremadamente débiles, pero, con mucho, el más común en el universo joven. La figura adjunta muestra un promedio de 1, 294 de estas galaxias con un corrimiento al rojo de z =3. Se observan 2 mil millones de años después del Big Bang, cuando el universo era 70 veces más denso que hoy. "La línea de emisión de O ++ (que cae entre las dos líneas punteadas verticales) es tan fuerte que incluso distorsiona toda la porción infrarroja del espectro de la galaxia, que de otra manera es la luz de las estrellas, "Dijo Malkan.

La próxima generación de telescopios espaciales para estudios cosmológicos pronto apostará por este verde. En particular, el lanzamiento del telescopio espacial James Webb de la NASA en 2018, seguido de su WFIRST en 2024 y el precursor de 2020 de la Agencia Espacial Europea, EUCLIDES, Todos están diseñados para estudiar las galaxias del universo joven a través de esta línea de emisión verde de O ++.

En los altos corrimientos al rojo de interés, visto en los primeros 500 millones de años desde el Big Bang, esta línea "verde" se desplaza aún más hacia el rango de longitud de onda infrarroja, Dijo Malkan. El frío, entornos oscuros de estos telescopios, y sus nuevos detectores, están altamente optimizados para proporcionar una sensibilidad espectroscópica sin precedentes a la fuerte emisión de O ++ en estas longitudes de onda infrarrojas.

"Esta línea será la sonda más poderosa de formación de galaxias, tan pronto como las galaxias formen sus primeras estrellas y supernovas para producir átomos de oxígeno, "Dijo Malkan." Detectar y estudiar el intenso brillo verde de las galaxias más jóvenes (desplazadas al infrarrojo) ahora parece nuestra mejor oportunidad para aprender cómo evolucionaron las primeras galaxias ".

Malkan está discutiendo esta investigación hoy en la 229a reunión de la Sociedad Astronómica Estadounidense en Grapevine, Texas.