Imágenes de Herschel y LOFAR de algunos ejemplos de galaxias hiper luminosas. Por el contraste, puede ver la mejora en la resolución espacial en los datos de imágenes de LOFAR. Crédito:SRON
Un equipo de astrónomos dirigido por el Instituto de Investigación Espacial de los Países Bajos SRON ha observado 10 veces más galaxias hiper-luminosas en el infrarrojo de las que las estrellas pueden producir según los modelos. Si la teoría es correcta, significa que las estrellas por sí solas no pueden explicar el brillo de las galaxias infrarrojas más luminosas. El artículo fue publicado en un número especial de Astronomía y Astrofísica .
Después de que el universo emergió del Big Bang hace 13.800 millones de años, las galaxias llenas de estrellas comenzaron a formarse relativamente rápido alrededor de 3 mil millones de años después. Había mucho gas para todos por lo que una pequeña porción de estas primeras galaxias pudieron convertirse en masivas, galaxias hiper-luminosas, con un brillo de 10 billones de soles. A medida que las reservas de gas se agotaron con el tiempo, pocas galaxias podrían crecer a un ritmo rápido.
Cuando los astrónomos observaron el universo con el telescopio espacial infrarrojo Herschel, encontraron que esta teoría se verifica en gran medida. Sin embargo, en términos de números absolutos, parecía que había más de un orden de magnitud demasiadas galaxias infrarrojas hiper-luminosas, tanto en el universo temprano como en épocas más recientes. Desafortunadamente, La resolución espacial de Herschel no pudo resolver todas las galaxias individuales, por lo que no podían decirlo con certeza.
Un equipo internacional de astrónomos, dirigido por Lingyu Wang de SRON y RUG, ahora ha utilizado el telescopio LOFAR, con mayor resolución espacial, para distinguir galaxias individualmente. Descubrieron que de hecho, hay más de un orden de magnitud más galaxias hiper-luminosas de lo que predice la teoría. Con una incertidumbre de un factor dos, pueden decir con seguridad que necesitamos buscar una teoría diferente.
El espectro observado y el espectro de adaptación de un ejemplo de galaxia hiper luminosa. A lo largo del fondo de la trama, también mostramos las imágenes de esta galaxia en diferentes longitudes de onda. De izquierda a derecha:HSC i-band (óptico), Banda K DXS (infrarrojo cercano), IRAC 4,5 μm (infrarrojo medio), MIPS 24 μm (infrarrojo lejano), Herschel SPIRE 250 μm (infrarrojo lejano), y LOFAR 2 m (radio). Muestra que las galaxias infrarrojas hiperluminosas suelen ser muy débiles o incluso no detectadas en los datos ópticos y emiten la mayor parte de su energía en el infrarrojo. Crédito:SRON
"Ahora estamos estudiando qué mecanismos físicos pueden alimentar galaxias tan extremas, "dice Wang." ¿Son impulsados por la formación de estrellas o por la acreción de agujeros negros supermasivos? Si es impulsado por la formación de estrellas, Las galaxias infrarrojas hiper-luminosas estarían formando estrellas a unos pocos miles de masas solares por año. Los modelos teóricos no pueden producir tantas galaxias formando estrellas a velocidades tan extremas. Entonces, un escenario alternativo es que se alimentan predominantemente de la actividad de acreción alrededor del agujero negro central. Necesitamos más observaciones de seguimiento para estudiar la verdadera naturaleza de estos objetos extremos ".
Ejemplo de una galaxia ultra luminosa, con un brillo de un billón de soles. Crédito:ESA / Hubble
El equipo realizará este estudio de seguimiento utilizando el observatorio Keck. Les dará datos más precisos sobre el corrimiento al rojo de las galaxias y, por lo tanto, su distancia. Keck alberga un telescopio óptico, proporcionando espectros. Los astrónomos deducen el corrimiento al rojo de los espectros observando cuántas longitudes de onda se han desplazado las huellas dactilares características.
