Crédito:Sara Webb, Autor proporcionado
En toda Australia, Los astrónomos están utilizando tecnologías de vanguardia para capturar el cielo nocturno, con la esperanza de abordar eventualmente algunas de nuestras preguntas más importantes sobre el universo.
A medida que nuestros colegas y nosotros profundizamos en el cosmos, buscando explosiones cósmicas, Nuestras observaciones están ayudando a arrojar luz sobre misterios de larga data y dando paso a caminos de investigación completamente nuevos.
Las erupciones cósmicas llenan el cielo
Swinburne's Deeper, Más amplio, El programa Faster (DWF), en el que uno de nosotros (Sara Webb) trabajó durante su doctorado, se desarrolló para buscar las explosiones más rápidas y misteriosas del universo.
Pero para entender qué causa las explosiones cósmicas, debemos "mirar" estos eventos con múltiples ojos, a través de diferentes telescopios alrededor del mundo. Hoy lo llevaremos de viaje utilizando datos de uno de estos telescopios, el Blanco 4m, en el Observatorio Interamericano Cerro Tololo de Chile.
Primero, las más de 60 imágenes individuales tomadas del campo de visión de este telescopio se combinan en un mosaico. Dentro de ellos vemos miles de fuentes brillantes.
Estas imágenes se transfieren a través del Pacífico para ser procesadas en la supercomputadora OzStar de Swinburne, que es más poderosa que 10, 000 computadoras portátiles personales y puede manejar miles de trabajos diferentes a la vez.
Este es un ejemplo de datos de cámara de energía oscura tomados por el programa DWF. Esta imagen es de una sección enorme del cielo. Crédito:Sara Webb
Una vez cargado, las imágenes se dividen en trozos más pequeños. Aquí es cuando empezamos a ver detalles.
Pero las galaxias de arriba espectaculares como son, todavía no son lo que estamos buscando. Queremos capturar nuevas "fuentes" resultantes de estrellas moribundas y explosiones cósmicas, que podemos identificar haciendo que nuestras computadoras busquen luz en lugares que no se habían detectado previamente.
Una fuente puede ser muchas cosas diferentes, incluida una estrella resplandeciente, una estrella moribunda o un asteroide. Para averiguarlo tenemos que recopilar información continua sobre su brillo y las diferentes longitudes de onda de luz que emite, como la radio, Radiografía, rayos gamma y así sucesivamente.
Una vez que detectamos una fuente, monitoreamos los cambios en su brillo durante las próximas horas y días. Si pensamos que puede representar una rara explosión cósmica, activamos otros telescopios para recopilar datos adicionales.
En la foto aparecen algunas de las galaxias visibles dentro de recortes más pequeños de datos enviados al programa DWF desde el Blanco 4 m. Crédito:Sara Webb
Mirando hacia el pasado distante
Las galaxias son vastas colecciones de estrellas, gas, polvo y materia oscura. Varían en forma, tamaño y color, pero los dos tipos principales que vemos en el universo hoy son espirales azules y elípticas rojas. Pero, ¿cómo se forman? ¿Y por qué hay diferentes tipos?
Los astrónomos saben que las formas y los colores de una galaxia están relacionados con su evolución, pero todavía están tratando de averiguar exactamente qué formas y colores están vinculados a vías de crecimiento específicas.
Creemos que las galaxias crecen en tamaño y masa a través de dos canales principales. Producen estrellas cuando sus vastas nubes de hidrógeno colapsan bajo la gravedad. A medida que más gas se transforma en estrellas, crecen en tamaño.
Gracias a la tecnología espacial como el telescopio espacial Hubble y los potentes telescopios terrestres, Los astrónomos ahora pueden mirar hacia atrás en el tiempo para estudiar el crecimiento de las galaxias a lo largo de la historia del universo.
A la izquierda hay una imagen antigua de un parche de cielo y a la derecha hay una imagen actualizada con una nueva fuente que acaba de ocurrir. Es probable que esta sea una estrella fulgurante o un asteroide. Crédito:Sara Webb
Esto es posible ya que cuanto más lejos está una galaxia, cuanto más viajara su luz para alcanzarnos. Debido a que la velocidad de la luz es constante, podemos determinar cuándo se emitió la luz, siempre que sepamos la distancia entre la galaxia y la Tierra (lo que se denomina "corrimiento al rojo").
Medí este crecimiento como parte de mi doctorado, tomando imágenes de galaxias que existen en diferentes corrimientos al rojo desde cuando el universo tenía solo mil millones de años, y comparando sus tamaños.
Cuando las galaxias se fusionan
Mirando alrededor del universo hoy la mayoría de las veces vemos galaxias agrupadas. Los astrónomos creen que la naturaleza del entorno de una galaxia o su entorno puede afectar sus vías de crecimiento, similar a cómo las personas en las grandes ciudades pueden acceder a más recursos que las personas en las áreas rurales.
Cuando se agrupan muchas galaxias, pueden interactuar. Y esta interacción puede estimular ráfagas de formación de estrellas dentro de una galaxia en particular.
Una selección de galaxias distantes detectadas en mi estudio del crecimiento de galaxias a lo largo del tiempo. Estos parecen muy diferentes a las galaxias cercanas. Crédito:Rebecca Allen
Dicho eso este brote de crecimiento puede ser de corta duración, como el gas y las estrellas se pueden eliminar a través de la interacción gravitacional entre múltiples galaxias, limitando así la formación y el crecimiento de estrellas futuras en una sola galaxia.
Pero incluso si una galaxia no puede formar estrellas, todavía puede crecer fusionándose con galaxias más pequeñas o consumiéndolas. Por ejemplo, la Vía Láctea consumirá algún día las nubes de Magallanes más pequeñas, que son galaxias enanas. También se fusionará con la galaxia de Andrómeda, un poco más grande, algún día. para formar una galaxia gigante.
Todavía, Si bien se han realizado muchos estudios para desempacar la evolución de las galaxias, todavía no podemos decir que todas nuestras preguntas han sido respondidas.
Se necesitaron miles de millones de años para que se formaran los cúmulos de galaxias que observamos hoy. Pero si los astrónomos pueden aprovechar las últimas tecnologías y mirar más lejos que nunca, Es de esperar que obtengamos pistas sobre cómo el entorno de una galaxia puede afectar su crecimiento.
Esta imagen fue capturada con el telescopio espacial Hubble. Muestra un grupo de galaxias espirales, que los astrónomos pueden determinar claramente debido a la alta resolución de la imagen. Crédito:Rebecca Allen
La flexión del espacio-tiempo revela secretos
Con décadas de observaciones y millones de galaxias capturadas en estudios, los expertos tienen muchas teorías sobre cómo se forman las galaxias, y cómo evoluciona el universo. Este campo se llama cosmología.
Gracias a Albert Einstein, sabemos que la fuerza gravitacional de los objetos masivos en el espacio hace que el espacio se doble. Esto se ha observado a través de un fenómeno conocido como "lente, "donde se concentran grandes cantidades de materia en un área dentro de objetos como agujeros negros, galaxias o cúmulos de galaxias.
Su gravedad distorsiona el espacio-tiempo, actuando como una lente gigante para revelar imágenes deformadas de objetos más distantes detrás de ellos. Usando lentes, Los astrónomos han desarrollado formas de encontrar y estudiar galaxias distantes que de otro modo estarían ocultas a la vista.
Estas observaciones continúan impulsando nuestra comprensión de la evolución de las galaxias. Están desafiando nuestras teorías sobre cuándo y cómo se forman y crecen las galaxias.
En la foto aparecen dos grupos de galaxias distantes que existían cuando el universo tenía una cuarta parte de su edad actual. Estos grupos de galaxias eventualmente se unirán y formarán una estructura similar al cúmulo de Virgo. Los he estudiado a ambos para aprender más sobre cómo están creciendo las galaxias dentro de ellos. Crédito:Rebecca Allen
Un juego de lentes galaxia-galaxia. La gravedad de la enorme galaxia en primer plano distorsiona el espacio-tiempo, actuando como una lente que revela una imagen deformada de una galaxia de fondo distante. Crédito:Rebecca Allen
Una de las galaxias inactivas masivas que nuestro equipo investigará. Aunque extremadamente grande, sus estrellas más viejas y su distancia hacen que parezca una pequeña pepita roja entre las galaxias mucho más brillantes y cercanas. Crédito:Rebecca Allen, Autor proporcionado
Un descubrimiento de 2018 realizado por un grupo de investigadores, Incluyéndome a mi, reveló un conjunto de galaxias masivas y ya evolucionadas de cuando el universo tenía solo una sexta parte de su edad actual. Habrían tenido que formarse y crecer a una velocidad extremadamente rápida para adaptarse a nuestros modelos actuales de crecimiento de galaxias.
En una próxima investigación, El profesor de Swinburne, Karl Glazebrook, nos guiará a mí y a mi equipo para convertirnos en algunos de los primeros astrónomos a los que se les otorgue acceso al telescopio espacial James Webb de la NASA para estudiar estas primeras galaxias.
Este artículo se ha vuelto a publicar de The Conversation con una licencia de Creative Commons. Lea el artículo original. 
