Impulsado por lentes de aumento naturales en el espacio, El telescopio espacial Hubble de la NASA ha capturado vistas únicas en primer plano de las galaxias infrarrojas más brillantes del universo. que son hasta 10, 000 veces más luminosa que nuestra Vía Láctea.

Imágenes de la galaxia, magnificada a través de un fenómeno llamado lente gravitacional, revelan una red enredada de objetos deformes salpicados por patrones exóticos como anillos y arcos. Las formas extrañas se deben en gran parte a la poderosa gravedad de las galaxias de lente en primer plano que distorsionan las imágenes de las galaxias de fondo. Las formas inusuales también pueden haber sido producidas por colisiones espectaculares entre distantes, galaxias masivas en una especie de derbi de demolición cósmica.

"Hemos ganado el premio gordo de las lentes gravitacionales, "dijo el investigador principal James Lowenthal de Smith College en Northampton, Massachusetts. "Estos ultra luminosos, masivo, las galaxias con estallido estelar son muy raras. Las lentes gravitacionales las magnifican para que pueda ver pequeños detalles que de otra manera serían inimaginables. Podemos ver características tan pequeñas como de unos 100 años luz o menos de ancho. Queremos entender qué impulsa a estos monstruos y las lentes gravitacionales nos permiten estudiarlas con mayor detalle ".

Las galaxias están en llamas con la formación de estrellas fuera de control, bombeando más de 10, 000 nuevas estrellas al año. Este nacimiento de estrellas inusualmente rápido está ocurriendo en el pico del auge de creación de estrellas del universo hace más de 8 mil millones de años. El frenesí del nacimiento de estrellas crea mucho polvo, que envuelve las galaxias, haciéndolos demasiado débiles para detectar en luz visible. Pero brillan intensamente en luz infrarroja, brillando con el brillo de 10 billones a 100 billones de soles.

Las lentes gravitacionales ocurren cuando la intensa gravedad de una galaxia masiva o un cúmulo de galaxias magnifica la luz de una más tenue, fuentes de fondo más distantes. Observaciones previas de las galaxias, descubierto en luz infrarroja lejana por observatorios terrestres y espaciales, había insinuado lentes gravitacionales. Pero la aguda visión de Hubble confirmó las sospechas de los investigadores.

Lowenthal presenta sus resultados a las 3:15 p.m. (EDT), 6 de junio, en la reunión de la Sociedad Astronómica Estadounidense en Austin, Texas.

Según el equipo de investigación, solo unas pocas docenas de estas brillantes galaxias infrarrojas existen en el universo, esparcidos por el cielo. Residen en regiones inusualmente densas del espacio que de alguna manera desencadenaron la rápida formación de estrellas en el universo temprano.

Las galaxias pueden contener pistas sobre cómo se formaron las galaxias hace miles de millones de años. "Hay tantas incógnitas sobre la formación de estrellas y galaxias, "Lowenthal explicó." Necesitamos entender los casos extremos, como estas galaxias, así como los casos promedio, como nuestra Vía Láctea, para tener una historia completa sobre cómo ocurren las galaxias y la formación de estrellas ".

Al estudiar estas extrañas galaxias, Los astrónomos primero deben desenredar las galaxias con lentes en primer plano de las galaxias ultrabrillantes de fondo. Ver este efecto es como mirar objetos en el fondo de una piscina. El agua distorsiona tu vista al igual que la gravedad de las galaxias con lente alarga las formas de las galaxias distantes. "Necesitamos comprender la naturaleza y la escala de esos efectos de lente para interpretar correctamente lo que estamos viendo en la distancia, universo temprano, ", Dijo Lowenthal." Esto se aplica no sólo a estas galaxias infrarrojas más brillantes, pero probablemente a la mayoría o incluso a todas las galaxias distantes ".

El equipo de Lowenthal está a la mitad de su estudio Hubble de 22 galaxias. Un equipo internacional de astrónomos descubrió por primera vez las galaxias en luz infrarroja lejana utilizando datos de encuestas del observatorio espacial Planck de la Agencia Espacial Europea (ESA). y algunos detectives inteligentes. Luego, el equipo comparó esas fuentes con las galaxias encontradas en el catálogo de objetos infrarrojos lejanos del Observatorio Espacial Herschel de la ESA y con los datos de radio terrestres tomados por el Very Large Array en Nuevo México. A continuación, los investigadores utilizaron el Gran Telescopio Milimétrico (LMT) en México para medir sus distancias exactas desde la Tierra. Las imágenes de infrarrojo lejano del LMT también revelaron múltiples objetos, insinuando que las galaxias estaban siendo enfocadas gravitacionalmente.

Estos objetos brillantes existieron hace entre 8 mil millones y 11,5 mil millones de años, cuando el universo estaba formando estrellas con más vigor que en la actualidad. La producción de nacimientos estelares de las galaxias es de 5, 000 a 10, 000 veces mayor que el de nuestra Vía Láctea. Sin embargo, las galaxias ultrabrillantes están bombeando estrellas utilizando solo la misma cantidad de gas que contiene la Vía Láctea.

Entonces, la pregunta persistente es, ¿Qué está impulsando el prodigioso nacimiento de estrellas? "Sabemos desde hace dos décadas que algunas de las galaxias más luminosas del universo son muy polvorientas y masivas, y están experimentando estallidos de formación estelar, ", Dijo Lowenthal." Pero han sido muy difíciles de estudiar porque el polvo los hace prácticamente imposibles de observar en luz visible. También son muy raros:no aparecen en ninguna de las encuestas de campo profundo del Hubble. Están en partes aleatorias del cielo que nadie ha mirado antes en detalle. Por eso es tan importante descubrir que tienen lentes gravitacionales ".

Estas galaxias pueden ser las más brillantes primos más lejanos de las galaxias infrarrojas ultra-luminosas (ULIRGS), fuerte, capullos de polvo, galaxias starburst, visto en el universo cercano. La producción de estrellas de ULIRGS está alimentada por la fusión de dos galaxias espirales, que es una posibilidad para el boom de la natalidad estelar en sus parientes más lejanos. Sin embargo, Lowenthal dijo que las simulaciones por computadora del nacimiento y crecimiento de las galaxias muestran que las fusiones importantes ocurren en una época posterior a aquella en la que se ven estas galaxias.

Otra idea para la oleada de estrellas es que una gran cantidad de gas, el material que hace las estrellas, está inundando las galaxias lejanas. "El universo primitivo era más denso, así que tal vez esté lloviendo gas sobre las galaxias, o son alimentados por algún tipo de canal o conducto, que aún no hemos descubierto, ", Dijo Lowenthal." Esto es con lo que luchan los teóricos:¿Cómo se puede conseguir que todo el gas entre en una galaxia lo suficientemente rápido como para que suceda? "

El equipo de investigación planea usar el Hubble y el Observatorio Gemini en Hawai para tratar de distinguir entre las galaxias de primer plano y de fondo para que puedan comenzar a analizar los detalles de las brillantes galaxias monstruosas.

Telescopios futuros, como el telescopio espacial James Webb de la NASA, un observatorio de infrarrojos cuyo lanzamiento está previsto para 2018, medirá la velocidad de las estrellas de las galaxias para que los astrónomos puedan calcular la masa de estos objetos ultra-luminosos.

"El cielo está cubierto de todo tipo de galaxias, incluidos los que brillan con luz infrarroja lejana, ", Dijo Lowenthal." Lo que estamos viendo aquí es la punta del iceberg:el más brillante de todos ".