Un equipo de astrónomos ha descubierto una nueva forma de desentrañar los misterios de cómo se formaron y evolucionaron las primeras galaxias.

En un estudio publicado hoy en Cartas de revistas astrofísicas , La autora principal Dawn Erb de la Universidad de Wisconsin-Milwaukee y su equipo, por primera vez, utilizaron nuevas capacidades en el Observatorio W. M. Keck en Maunakea, Hawái para examinar Q2343-BX418, un pequeño joven galaxia ubicada a unos 10 mil millones de años luz de la Tierra.

Esta galaxia distante es análoga a las galaxias más jóvenes que son demasiado débiles para estudiarlas en detalle. haciéndolo un candidato ideal para aprender más sobre cómo eran las galaxias poco después del nacimiento del universo.

BX418 también está atrayendo la atención de los astrónomos porque su halo de gas emite un tipo especial de luz.

"En los últimos años, Hemos aprendido que los halos gaseosos que rodean las galaxias brillan con una longitud de onda ultravioleta particular llamada emisión alfa de Lyman. Hay muchas teorías diferentes sobre lo que produce esta emisión alfa de Lyman en los halos de las galaxias, pero al menos parte de esto probablemente se deba a que la luz que se produce originalmente por la formación de estrellas en la galaxia es absorbida y reemitida por el gas en el halo, "dijo Erb.

El equipo de Erb, que incluye a Charles Steidel y Yuguang Chen de Caltech, usó uno de los instrumentos más nuevos del observatorio, el generador de imágenes web cósmico de Keck (KCWI), para realizar un análisis espectral detallado del halo de gas de BX418; sus propiedades podrían ofrecer pistas sobre las estrellas que se forman dentro de la galaxia.

"La mayor parte de la materia ordinaria del universo no tiene la forma de una estrella o un planeta, pero gas. Y la mayor parte de ese gas no existe en las galaxias, pero alrededor y entre ellos, "dijo Erb.

El halo es donde el gas entra y sale del sistema. El gas que rodea a las galaxias puede alimentarlas; el gas del interior de una galaxia también puede escapar al halo. Esta entrada y salida de gas influye en el destino de las estrellas.

"La entrada de gas nuevo que se acumula en una galaxia proporciona combustible para la formación de nuevas estrellas, mientras que las salidas de gas limitan la capacidad de una galaxia para formar estrellas mediante la eliminación de gas, "dice Erb.

"Entonces, comprender las complejas interacciones que ocurren en este halo gaseoso es clave para descubrir cómo las galaxias forman estrellas y evolucionan ".

Este estudio es parte de una gran encuesta en curso que Steidel ha dirigido durante muchos años. Previamente, El equipo de Steidel estudió BX418 utilizando otros instrumentos en el Observatorio Keck.

Este estudio más reciente usando KCWI agrega detalles y claridad a la imagen de la galaxia y su halo de gas que no era posible antes; el instrumento está diseñado específicamente para estudiar tenues corrientes de gas tenue que conectan las galaxias, conocida como la red cósmica.

"Nuestro estudio fue realmente posible gracias al diseño y la sensibilidad de este nuevo instrumento. No es solo un espectrógrafo ordinario, es un espectrógrafo de campo integral, lo que significa que es una especie de combinación de cámara y espectrógrafo, donde obtienes un espectro de cada píxel de la imagen, "dijo Erb.

El poder de KCWI, combinado con la ubicación de los telescopios Keck en Maunakea, donde las condiciones de visualización se encuentran entre las más prístinas de la Tierra, proporciona algunos de los destellos más detallados del cosmos.

El equipo de Erb usó KCWI para tomar espectros de la emisión alfa de Lyman del halo de BX418. Esto les permitió rastrear el gas, trazar su velocidad y extensión espacial, luego cree un mapa tridimensional que muestre la estructura del gas y su comportamiento.

Los datos del equipo sugieren que la galaxia está rodeada por una salida de gas aproximadamente esférica y que existen variaciones significativas en el rango de densidad y velocidad de este gas.

Erb dice que este análisis es el primero de su tipo. Debido a que solo se ha probado en una galaxia, otras galaxias necesitan ser estudiadas para ver si estos resultados son típicos.

Ahora que el equipo ha descubierto una nueva forma de conocer las propiedades del halo gaseoso, la esperanza es que un análisis más detallado de los datos que recopilaron y las simulaciones por computadora que modelan los procesos proporcionarán información adicional sobre las características de las primeras galaxias de nuestro universo.

"Mientras trabajamos para completar un modelado más detallado, podremos probar cómo se relacionan las propiedades de la emisión alfa de Lyman en el halo de gas con las propiedades de las propias galaxias, que luego nos dirá algo sobre cómo la formación de estrellas en la galaxia influye en el gas en el halo, "Erb dijo.