Los cúmulos de estrellas se forman por la condensación de nubes moleculares, masas de frio, gas denso que se encuentra en todas las galaxias. Las propiedades físicas de estas nubes en nuestra propia galaxia y las galaxias cercanas se conocen desde hace mucho tiempo. Pero, ¿son idénticos en galaxias distantes que están a más de 8 mil millones de años luz de distancia? Por primera vez, un equipo internacional liderado por la Universidad de Ginebra (UNIGE) ha podido detectar nubes moleculares en un progenitor de la Vía Láctea, gracias a la resolución espacial sin precedentes lograda en una galaxia tan lejana. Estas observaciones, publicado en Astronomía de la naturaleza , muestran que las nubes distantes tienen una masa mayor, densidad y turbulencia interna que las nubes alojadas en galaxias cercanas y que producen muchas más estrellas. Los astrónomos atribuyen estas diferencias a las condiciones ambientales interestelares en galaxias distantes, que son demasiado extremas para que sobrevivan las nubes moleculares típicas de las galaxias cercanas.

Las nubes moleculares consisten en densas, gas de hidrógeno molecular frío que gira a velocidades supersónicas, generando fluctuaciones de densidad que se condensan y forman estrellas. En galaxias cercanas, como la Vía Láctea, una nube molecular produce entre 10 + 3 y 10 + 6 estrellas. En galaxias lejanas sin embargo, ubicado a más de 8 mil millones de años luz de distancia, Los astrónomos han observado cúmulos de estrellas gigantes que contienen hasta 100 veces más estrellas. ¿Por qué hay tanta diferencia?

Observación excepcional posible gracias a una lupa cósmica

Para responder a esta pregunta, los astrónomos pudieron hacer uso de un telescopio natural, el fenómeno de la lente gravitacional, en combinación con ALMA (Atacama Large Millimeter / Submillimetre Array), un interferómetro compuesto por 50 antenas de radio milimétricas que reconstruyen instantáneamente la imagen completa de una galaxia. "Las lentes gravitacionales son un telescopio natural que produce un efecto de lupa cuando un objeto masivo se alinea entre el observador y el objeto distante, "explica Miroslava Dessauges, investigador del Departamento de Astronomía de la Facultad de Ciencias de la UNIGE y primer autor del estudio. "Con este efecto, ¡Algunas partes de galaxias distantes se extienden en el cielo y pueden estudiarse con una resolución incomparable de 90 años luz! "ALMA, mientras tanto, se puede emplear para medir el nivel de monóxido de carbono, que actúa como un trazador de gas hidrógeno molecular que constituye las nubes frías.

Esta resolución hizo posible caracterizar las nubes moleculares individualmente en una galaxia distante, apodada la "serpiente cósmica", "A 8 mil millones de años luz de distancia". Es la primera vez que podemos identificar nubes moleculares entre sí, "dice Daniel Schaerer, profesor del Departamento de Astronomía de UNIGE. Por tanto, los astrónomos pudieron comparar la masa, Talla, densidad y turbulencia interna de nubes moleculares en galaxias cercanas y distantes. "Se pensaba que las nubes tenían las mismas propiedades en todas las galaxias en todo momento, continúa el investigador con sede en Ginebra, ¡pero nuestras observaciones han demostrado lo contrario! "

Nubes moleculares resistentes a entornos extremos.

Estas nuevas observaciones revelaron que las nubes moleculares en galaxias distantes tenían una masa, densidad y turbulencia de 10 a 100 veces mayores que las de las galaxias cercanas. "Estos valores solo se han medido en nubes alojadas en galaxias cercanas que interactúan, que tienen condiciones del medio interestelar que se asemejan a las de las galaxias distantes, ", añade Miroslava Dessauges. Los investigadores podrían vincular las diferencias en las propiedades físicas de las nubes con los entornos galácticos, que son más extremos y hostiles en galaxias lejanas que en galaxias más cercanas. "Una nube molecular que se encuentra típicamente en una galaxia cercana colapsaría instantáneamente y sería destruida en el medio interestelar de galaxias distantes, de ahí su densidad y turbulencia mejoradas garantizan su supervivencia y equilibrio, ", explica Miroslava Dessauges." La masa característica de las nubes moleculares en la Serpiente Cósmica parece estar en perfecto acuerdo con las predicciones de nuestro escenario de fragmentación de discos galácticos turbulentos. Como resultado, este escenario puede plantearse como el mecanismo de formación de nubes moleculares masivas en galaxias distantes, "agrega Lucio Mayer, profesor del Centro de Teoría Física y Cosmológica de la Universidad de Zúrich.

El equipo internacional también descubrió que la eficiencia de la formación de estrellas en la galaxia Serpiente Cósmica es particularmente alta, probablemente provocada por la turbulencia interna altamente supersónica de las nubes. "En galaxias cercanas, una nube molecular forma aproximadamente el 5 por ciento de su masa en estrellas. En galaxias distantes este número sube al 30 por ciento, "observa Daniel Schaerer.

Los astrónomos ahora estudiarán otras galaxias distantes para confirmar sus resultados de observación obtenidos para la Serpiente Cósmica. Miroslava Dessauges concluye:"También impulsaremos la resolución aún más al aprovechar el rendimiento único del interferómetro de ALMA. En paralelo, necesitamos comprender con más detalle la capacidad de las nubes moleculares en galaxias distantes para formar estrellas de manera tan eficiente ".