Los científicos que utilizan el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), un observatorio internacional cooperado por el Observatorio Nacional de Radioastronomía (NRAO) de la Fundación Nacional de Ciencias de EE. UU., han observado una cantidad significativa de gas frío y neutro en las regiones exteriores de los jóvenes galaxy A1689-zD1, así como salidas de gas caliente provenientes del centro de la galaxia. Estos resultados pueden arrojar luz sobre una etapa crítica de la evolución galáctica de las galaxias tempranas, donde las galaxias jóvenes comienzan la transformación para parecerse cada vez más a sus primos posteriores más estructurados. Las observaciones se presentaron hoy en una conferencia de prensa en la reunión 240 de la Sociedad Astronómica Estadounidense (AAS) en Pasadena, California, y se publicarán en una próxima edición de The Astrophysical Journal. (ApJ).

A1689-zD1, una galaxia joven, activa y formadora de estrellas que es un poco menos luminosa y menos masiva que la Vía Láctea, se encuentra aproximadamente a 13 mil millones de años luz de la Tierra en el cúmulo de la constelación de Virgo. Se descubrió escondiéndose detrás del cúmulo de galaxias Abell 1689 en 2007 y se confirmó en 2015 gracias a lentes gravitacionales, que amplificaron el brillo de la joven galaxia en más de 9x. Desde entonces, los científicos han seguido estudiando la galaxia como un posible análogo de la evolución de otras galaxias "normales". Esa etiqueta, "normal", es una distinción importante que ha ayudado a los investigadores a dividir los comportamientos y características de A1689-zD1 en dos grupos:típico y poco común, con características poco comunes que imitan las de galaxias posteriores y más masivas.

"A1689-zD1 se encuentra en el universo muy primitivo, solo 700 millones de años después del Big Bang. Esta es la era en la que las galaxias apenas comenzaban a formarse", dijo Hollis Akins, estudiante de pregrado en astronomía en Grinnell College y autor principal. de la investigacion "Lo que estamos viendo en estas nuevas observaciones es evidencia de procesos que pueden contribuir a la evolución de lo que llamamos galaxias normales en oposición a las galaxias masivas. Más importante aún, estos procesos son los que no creíamos que se aplicaran a estas galaxias normales". "

Uno de estos procesos poco comunes es la producción y distribución de combustible para la formación de estrellas en la galaxia, y potencialmente mucho. El equipo utilizó el receptor Band 6 de alta sensibilidad de ALMA para localizar un halo de gas de carbono que se extiende mucho más allá del centro de la joven galaxia. Esto podría ser evidencia de formación estelar en curso en la misma región o el resultado de alteraciones estructurales, como fusiones o flujos de salida, en las primeras etapas de la formación de la galaxia.

Según Akins, esto es inusual en las primeras galaxias. "El gas de carbono que observamos en esta galaxia se encuentra típicamente en las mismas regiones que el gas de hidrógeno neutro, que también es donde tienden a formarse nuevas estrellas. Si ese es el caso con A1689-zD1, es probable que la galaxia sea mucho más grande de lo que se pensaba anteriormente. También es posible que este halo sea un remanente de actividad galáctica previa, como fusiones que ejercieron fuerzas gravitatorias complejas en la galaxia que llevaron a la expulsión de una gran cantidad de gas neutro a estas grandes distancias. En cualquier caso, la evolución temprana de este La galaxia era probablemente activa y dinámica, y estamos aprendiendo que esto puede ser un tema común, aunque previamente no observado, en la formación temprana de galaxias".

Más que poco común, el descubrimiento podría tener implicaciones significativas para el estudio de la evolución galáctica, particularmente a medida que las observaciones de radio descubren detalles que no se ven en longitudes de onda ópticas. Seiji Fujimoto, investigador postdoctoral en el Cosmic Dawn Center del Instituto Niels Bohr y coautor de la investigación, dijo:"La emisión del gas de carbono en A1689-zD1 es mucho más extensa que lo que se observó con el telescopio espacial Hubble, y esto podría significar que las primeras galaxias no son tan pequeñas como parecen. Si, de hecho, las primeras galaxias son más grandes de lo que creíamos anteriormente, esto tendría un gran impacto en la teoría de la formación y evolución de galaxias en el universo primitivo".

Dirigido por Akins, el equipo también observó salidas de gas ionizado caliente, comúnmente causadas por una actividad galáctica violenta como las supernovas, que empujaban hacia afuera desde el centro de la galaxia. Es posible, dada su naturaleza potencialmente explosiva, que las salidas tengan algo que ver con el halo de carbono. "Los flujos de salida ocurren como resultado de una actividad violenta, como la explosión de supernovas, que arrojan material gaseoso cercano fuera de la galaxia, o los agujeros negros en los centros de las galaxias, que tienen fuertes efectos magnéticos que pueden expulsar material en poderosos chorros. Porque de esto, existe una gran posibilidad de que los flujos calientes tengan algo que ver con la presencia del halo de carbono frío", dijo Akins. "Y eso destaca aún más la importancia de la naturaleza multifásica, o de caliente a frío, del gas que sale".

Darach Watson, profesor asociado en el Cosmic Dawn Center del Instituto Niels Bohr y coautor de la nueva investigación, confirmó que A1689-zD1 era una galaxia de alto corrimiento al rojo en 2015, lo que la convierte en la galaxia polvorienta más distante conocida. "Hemos visto este tipo de emisión de halo de gas extendido de galaxias que se formaron más tarde en el universo, pero verlo en una galaxia tan temprana significa que este tipo de comportamiento es universal incluso en las galaxias más modestas que formaron la mayoría de las estrellas en el universo". universo temprano. Comprender cómo ocurrieron estos procesos en una galaxia tan joven es fundamental para comprender cómo ocurre la formación de estrellas en el universo temprano".

Kirsten Knudsen, profesora de astrofísica en el Departamento de Espacio, Tierra y Medio Ambiente de la Universidad Tecnológica de Chalmers, y coautora de la investigación, encontró evidencia del continuo de polvo de A1689-zD1 en 2017. Knudsen señaló el papel fortuito de la gravedad extrema. lente para hacer posible cada nuevo descubrimiento en la investigación. "Debido a que A1689-zD1 se amplía más de nueve veces, podemos ver detalles críticos que de otro modo serían difíciles de observar en las observaciones ordinarias de galaxias tan distantes. En última instancia, lo que estamos viendo aquí es que las galaxias del universo primitivo son muy complejas, y esto galaxy continuará presentando nuevos desafíos y resultados de investigación durante algún tiempo".

El Dr. Joe Pesce, oficial de programa de la NSF para ALMA, agregó:"Esta fascinante investigación de ALMA se suma a un conjunto creciente de resultados que indican que las cosas no son como esperábamos en el universo primitivo, pero son realmente interesantes y emocionantes".

Las observaciones de espectroscopia e infrarrojos de A1689-zD1 están planificadas para enero de 2023, utilizando la Unidad de Campo Integral (IFU) NIRSpec y NIRCam en el Telescopio Espacial James Webb. Las nuevas observaciones complementarán los datos anteriores de HST y ALMA, y ofrecerán una mirada más profunda y completa de múltiples longitudes de onda a la joven galaxia. + Explora más

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