La distribución del polvo y el oxígeno gaseoso trazados por ALMA se muestran en rojo y verde, respectivamente, mientras que la distribución de estrellas capturadas por HST se muestra en azul. Crédito:ALMA (ESO / NAOJ / NRAO), Telescopio espacial Hubble de la NASA / ESA, Tamura et al .
Los investigadores han detectado una señal de radio de abundante polvo interestelar en MACS0416_Y1, una galaxia a 13.200 millones de años luz de distancia en la constelación de Eridanus. Los modelos estándar no pueden explicar tanto polvo en una galaxia tan joven, obligándonos a repensar la historia de la formación estelar. Los investigadores ahora piensan que MACS0416_Y1 experimentó una formación estelar escalonada con dos intensos períodos de estallido estelar 300 millones y 600 millones de años después del Big Bang con una fase tranquila en el medio.
Las estrellas son los protagonistas principales del universo, pero están respaldados por los invisibles tramoyistas entre bastidores:polvo de estrellas y gas. Las nubes cósmicas de polvo y gas son los sitios de formación estelar y los narradores magistrales de la historia cósmica.
"El polvo y los elementos relativamente pesados como el oxígeno se difunden por la muerte de las estrellas, "dijo Yoichi Tamura, profesor asociado de la Universidad de Nagoya y autor principal del artículo de investigación, "Por lo tanto, una detección de polvo en algún momento indica que varias estrellas ya se han formado y muerto mucho antes de ese punto ".
Usando ALMA (Atacama Large Millimeter / submillimeter Array), Tamura y su equipo observaron la galaxia distante MACS0416_Y1. Debido a la velocidad finita de la luz, las ondas de radio que observamos desde esta galaxia hoy tuvieron que viajar durante 13.200 millones de años para llegar a nosotros. En otras palabras, proporcionan una imagen de cómo se veía la galaxia hace 13,2 mil millones de años, que es sólo 600 millones de años después del Big Bang.
Los astrónomos detectaron una señal débil pero reveladora de emisiones de radio de partículas de polvo en MACS0416_Y1. El telescopio espacial Hubble, el telescopio espacial Spitzer, y el Very Large Telescope del Observatorio Europeo Austral han observado la luz de las estrellas de la galaxia; y por su color estiman que la edad estelar es de 4 millones de años.
Basado en las observaciones con ALMA y HST, los investigadores asumen que esta galaxia contiene cúmulos estelares con una mezcla de estrellas jóvenes y viejas. Las nubes de gas y polvo están iluminadas por luz estelar. Crédito:NAOJ
"No es fácil, "dijo Tamura medio perdido en un sueño lunar." El polvo es demasiado abundante para haberse formado en 4 millones de años. Es sorprendente, pero tenemos que aferrarnos a nosotros mismos. Las estrellas más viejas podrían estar escondidas en la galaxia o pueden haber muerto y desaparecido ya ".
"Se han propuesto varias ideas para superar esta 'crisis presupuestaria del polvo', "dijo Ken Mawatari, investigador de la Universidad de Tokio. "Sin embargo, nadie es concluyente. Hicimos un nuevo modelo que no necesita suposiciones extremas que se alejen mucho de nuestro conocimiento de la vida de las estrellas en el universo actual. El modelo explica bien tanto el color de la galaxia como la cantidad de polvo ". En este modelo, el primer estallido de formación estelar comenzó a los 300 millones de años y duró 100 millones de años. Después, la actividad de formación estelar se quedó en silencio por un tiempo, y luego reiniciado a los 600 millones de años. Los investigadores creen que ALMA observó esta galaxia al comienzo de su segunda generación de formación estelar.
"El polvo es un material crucial para planetas como la Tierra, ", explica Tamura." Nuestro resultado es un importante paso adelante para comprender la historia temprana del universo y el origen del polvo ".
El estudio se publica en la Diario astrofísico .
