Crédito:University College London
Una enorme masa de polvo de estrellas brillante en una galaxia vista poco después de la formación del Universo ha sido detectada por un equipo de astrónomos liderado por UCL. proporcionando nuevos conocimientos sobre el nacimiento y la muerte explosiva de las primeras estrellas.
La galaxia es el objeto más distante jamás observado por el Atacama Large Millimeter / submillimeter Array (ALMA) y fue visto cuando el Universo tenía solo el cuatro por ciento de su edad actual. a unos 600 millones de años, cuando se estaban formando las primeras estrellas y galaxias. También es la galaxia más distante en la que se ha detectado polvo y oxígeno.
El estudio, financiado por el Consejo Europeo de Investigación y publicado hoy en el Cartas de revistas astrofísicas , observado A2744_YD4, la galaxia más joven y remota jamás vista con ALMA.
El equipo, dirigido por el Dr. Nicolas Laporte (UCL Física y Astronomía), se sorprendió al descubrir que esta galaxia joven, cuya enorme distancia fue confirmada con el instrumento X-Shooter en el Very Large Telescope de ESO, contenía una gran cantidad de polvo interestelar formado por la muerte de una generación anterior de estrellas.
Líder del estudio, Dr. Nicolás Laporte, dijo:"A2744_YD4 no solo es la galaxia más distante observada hasta ahora por ALMA, pero la detección de tanto polvo indica que las primeras supernovas ya deben haber contaminado esta galaxia ".
El polvo cósmico está compuesto principalmente de silicio, carbono y aluminio, en granos tan pequeños como una millonésima de centímetro de diámetro. Los elementos químicos de estos granos se forjan dentro de las estrellas y se esparcen por el cosmos cuando las estrellas mueren. más espectacularmente en explosiones de supernovas, el destino final de los efímeros, estrellas masivas.
Hoy dia, este polvo es abundante y es un componente clave en la formación de estrellas, planetas y moléculas complejas; pero en el Universo temprano, antes de que se extinguieran las primeras generaciones de estrellas, era escaso.
Las observaciones de la polvorienta galaxia A2744_YD4 fueron posibles porque esta galaxia se encuentra detrás de un cúmulo de galaxias masivo llamado Abell 2744. Un fenómeno llamado lente gravitacional hace que el cúmulo actúe como un 'telescopio' cósmico gigante, magnificando el A2744_YD4 más distante en aproximadamente 1.8 veces, permitiendo al equipo mirar muy atrás en el Universo temprano.
Las observaciones de ALMA también detectaron la emisión brillante de oxígeno ionizado de A2744_YD4. Este es el mas distante y por lo tanto más temprano, detección de oxígeno en el Universo.
"Los telescopios espaciales Hubble y Spitzer nos proporcionaron información importante sobre la distancia de A2744_YD4, pero es solo gracias a poderosos instrumentos como X-Shooter y ALMA que podemos confirmar la naturaleza de esta distante galaxia polvorienta, "añadió Guido Roberts-Borsani (UCL Physics &Astronomy), Estudiante de doctorado y coautor del estudio.
Crédito:University College London
La detección de polvo en el Universo temprano proporciona nueva información sobre cuándo explotaron las primeras supernovas y, por lo tanto, el momento en que las primeras estrellas calientes bañaron el Universo en luz. Determinar el momento de este 'amanecer cósmico' es uno de los santos griales de la astronomía moderna, y se puede probar indirectamente mediante el estudio del polvo interestelar temprano.
El equipo estima que A2744_YD4 contenía una cantidad de polvo equivalente a 6 millones de veces la masa de nuestro Sol, mientras que la masa estelar total de la galaxia, la masa de todas sus estrellas, era dos mil millones de veces la masa de nuestro Sol. El equipo también midió la tasa de formación de estrellas en A2744_YD4 y descubrió que las estrellas se están formando a una tasa de 20 masas solares por año, en comparación con solo una masa solar por año en la Vía Láctea.
"Esta tasa no es inusual para una galaxia tan distante, pero arroja luz sobre la rapidez con la que se formó el polvo en A2744_YD4, "explicó el profesor Richard Ellis (ESO y UCL Physics &Astronomy), coautor del estudio. "Notablemente, el tiempo requerido es de solo unos 200 millones de años, así que estamos presenciando esta galaxia poco después de su formación ".
Esto significa que la formación estelar significativa comenzó aproximadamente 200 millones de años antes de la época en la que se observa la galaxia. Esto brinda una gran oportunidad para que ALMA ayude a estudiar la era en la que las primeras estrellas y galaxias "se encendieron", la época más antigua que se ha investigado. Nuestro Sol, nuestro planeta y nuestra existencia son los productos — 13 mil millones de años después — de esta primera generación de estrellas. Estudiando su formación, vidas y muertes, estamos explorando nuestros orígenes.
"Con ALMA, las perspectivas de realizar observaciones más profundas y extensas de galaxias similares en estos primeros tiempos son muy prometedoras, "dijo el profesor Ellis.
El Dr. Laporte concluyó:"Otras mediciones de este tipo ofrecen la emocionante perspectiva de rastrear la formación estelar temprana y la creación de los elementos químicos más pesados incluso más atrás en el Universo temprano".
