Los astrónomos que utilizaron el Atacama Large Millimeter / submillimeter Array (ALMA) han detectado la luz de una galaxia masiva vista solo 970 millones de años después del Big Bang. Esta galaxia llamado MAMBO-9, es la galaxia de formación de estrellas polvorienta más distante que jamás se haya observado sin la ayuda de una lente gravitacional.

Las polvorientas galaxias formadoras de estrellas son los viveros estelares más intensos del universo. Forman estrellas a una velocidad de hasta unos pocos miles de veces la masa del Sol por año (la velocidad de formación de estrellas de nuestra Vía Láctea es de solo tres masas solares por año) y contienen cantidades masivas de gas y polvo. No se espera que tales galaxias monstruosas se hayan formado temprano en la historia del universo, pero los astrónomos ya han descubierto varios de ellos como se ve cuando el cosmos tenía menos de mil millones de años. Uno de ellos es la galaxia SPT0311-58, que ALMA observó en 2018.

Debido a su comportamiento extremo, los astrónomos piensan que estas galaxias polvorientas juegan un papel importante en la evolución del universo. Pero encontrarlos es más fácil de decir que de hacer. "Estas galaxias tienden a esconderse a plena vista, ", dijo Caitlin Casey de la Universidad de Texas en Austin y autora principal de un estudio publicado en el Diario astrofísico . "Sabemos que están ahí fuera, pero no son fáciles de encontrar porque la luz de sus estrellas está oculta en nubes de polvo ".

La luz de MAMBO-9 ya fue detectada hace diez años por el coautor Manuel Aravena, utilizando el instrumento BOlometer milimétrico Max-Planck (MAMBO) en el telescopio IRAM de 30 metros en España y el interferómetro Plateau de Bure en Francia. Pero estas observaciones no fueron lo suficientemente sensibles como para revelar la distancia de la galaxia. "Teníamos dudas de si era real, porque no pudimos encontrarlo con otros telescopios. Pero si fuera real tenía que estar muy lejos, "dice Aravena, quien era en ese momento un Ph.D. estudiante en Alemania y actualmente trabaja para la Universidad Diego Portales en Chile.

Gracias a la sensibilidad de ALMA, Casey y su equipo ahora han podido determinar la distancia de MAMBO-9. "Encontramos la galaxia en un nuevo estudio de ALMA diseñado específicamente para identificar galaxias polvorientas que forman estrellas en el universo temprano, ", dijo Casey." ¿Y qué tiene de especial esta observación, es que esta es la galaxia polvorienta más distante que jamás hayamos visto sin obstáculos ".

La luz de las galaxias distantes a menudo se ve obstruida por otras galaxias más cercanas a nosotros. Estas galaxias en el frente funcionan como una lente gravitacional:desvían la luz de la galaxia más distante. Este efecto de lente facilita que los telescopios detecten objetos distantes (así es como ALMA pudo ver la galaxia SPT0311-58). Pero también distorsiona la imagen del objeto, haciendo más difícil distinguir los detalles.

En este estudio, los astrónomos vieron directamente MAMBO-9, sin lente, y esto les permitió medir su masa. "La masa total de gas y polvo en la galaxia es enorme:diez veces más que todas las estrellas de la Vía Láctea. Esto significa que todavía tiene que construir la mayoría de sus estrellas, "Explicó Casey. La galaxia consta de dos partes, y está en proceso de fusión.

Casey espera encontrar galaxias polvorientas más distantes en el estudio de ALMA, que le dará una idea de lo comunes que son, cómo estas galaxias masivas se formaron tan temprano en el universo, y por qué están tan polvorientos. "El polvo es normalmente un subproducto de las estrellas moribundas, ", dijo." Esperamos cien veces más estrellas que polvo. Pero MAMBO-9 aún no ha producido tantas estrellas y queremos descubrir cómo se puede formar el polvo tan rápido después del Big Bang ".

"Las observaciones con tecnología nueva y más capaz pueden producir hallazgos inesperados como MAMBO-9, "dijo Joe Pesce, Oficial de programas de la Fundación Nacional de Ciencias para NRAO y ALMA. "Si bien es un desafío explicar una galaxia tan masiva tan temprano en la historia del universo, Descubrimientos como este permiten a los astrónomos desarrollar una mejor comprensión de, y hacer más preguntas sobre el universo."

La luz de MAMBO-9 viajó alrededor de 13 mil millones de años para llegar a las antenas de ALMA (el universo tiene aproximadamente 13,8 mil millones de años en la actualidad). Eso significa que podemos ver cómo era la galaxia en el pasado (vea este video para aprender cómo funciona ALMA como una máquina del tiempo). Hoy dia, la galaxia probablemente sería aún más grande, contiene cien veces más estrellas que la Vía Láctea, residiendo en un cúmulo de galaxias masivo.