Una comprensión profunda de la evolución de las galaxias depende en parte de una medición precisa de la abundancia de metales en el medio intergaláctico, el espacio entre las estrellas, pero el polvo puede impedir las observaciones en longitudes de onda ópticas. Un equipo internacional de astrónomos de la Universidad de California, Irvine, la Universidad de Oxford en Inglaterra y otras instituciones descubrió evidencia de elementos más pesados ​​en las galaxias locales, que se encontró que eran deficientes en estudios anteriores, al analizar los datos infrarrojos recopilados durante una campaña de varios años.

Para un artículo publicado recientemente en Nature Astronomy, los investigadores examinaron cinco galaxias que son tenues en longitudes de onda visibles pero billones de veces más luminosas que el sol en el infrarrojo. Las interacciones entre estas galaxias y los sistemas estelares vecinos hacen que el gas se desplace y se colapse, creando las condiciones para la formación estelar prodigiosa.

"Al estudiar el contenido de gas de estas galaxias con instrumentos ópticos, los astrónomos se convencieron de que eran significativamente pobres en metales en comparación con otras galaxias de masa similar", dijo la autora principal Nima Chartab, becaria postdoctoral en física y astronomía de la UCI. "Pero cuando observamos las líneas de emisión de estas galaxias polvorientas en longitudes de onda infrarrojas, pudimos verlas claramente y no encontramos ninguna deficiencia significativa de metales".

Para determinar la abundancia de metales en fase gaseosa en el medio intergaláctico, los astrónomos buscaron adquirir datos sobre las proporciones de proxies, oxígeno y nitrógeno, porque las emisiones infrarrojas de estos elementos están menos oscurecidas por el polvo galáctico.

"Estamos buscando evidencia del ciclo bariónico en el que las estrellas procesan elementos como el hidrógeno y el helio para producir carbono, nitrógeno y oxígeno", dijo la coautora Asantha Cooray, profesora de física y astronomía de la UCI. "Las estrellas eventualmente se convierten en supernovas y explotan y luego todo ese gas en las afueras de las estrellas se convierte en nubes que se lanzan alrededor. El material en ellas es suelto y difuso, pero eventualmente a través de perturbaciones gravitatorias causadas por otras estrellas que se mueven alrededor, el gas comenzará a agruparse y colapsar, lo que dará lugar a la formación de nuevas estrellas".

Observar este proceso en longitudes de onda infrarrojas es un desafío para los astrónomos porque el vapor de agua en la atmósfera de la Tierra bloquea la radiación en esta parte del espectro electromagnético, lo que hace que las mediciones incluso con los telescopios terrestres de mayor altitud, como los del Observatorio Keck en Hawai, sean insuficientes.

Parte del conjunto de datos utilizado por el equipo provino del Telescopio Espacial Herschel ahora retirado, pero Herschel no estaba equipado con un espectrómetro capaz de leer una línea de emisión específica que el equipo dirigido por UCI necesitaba para su estudio. La solución de los investigadores fue surcar los cielos, alcanzando más de 45 000 pies sobre el nivel del mar, en el Observatorio Estratosférico de Astronomía Infrarroja, el Boeing 747 de la NASA equipado con un telescopio de 2,5 metros.

"Nos llevó casi tres años recopilar todos los datos utilizando el observatorio SOFIA de la NASA, porque estos vuelos no duran toda la noche; están más en el rango de 45 minutos de tiempo de observación, por lo que el estudio tomó mucho vuelo planificación y coordinación", dijo Cooray.

Mediante el análisis de las emisiones infrarrojas, los investigadores pudieron comparar la metalicidad de las galaxias infrarrojas ultraluminosas de su objetivo con galaxias menos polvorientas con masa y tasas de formación de estrellas similares. Chartab explicó que estos nuevos datos muestran que las galaxias infrarrojas ultraluminosas están en línea con la relación de metalicidad fundamental determinada por la masa estelar, la abundancia de metales y la tasa de formación estelar.

Los nuevos datos muestran además que la escasez de metales derivados de las líneas de emisión óptica probablemente se deba al "oscurecimiento de polvo pesado asociado con el estallido estelar", según el artículo.

"Este estudio es un ejemplo en el que era fundamental para nosotros usar esta longitud de onda infrarroja para obtener una comprensión completa de lo que sucede en algunas de estas galaxias", dijo Cooray. "Cuando surgieron inicialmente las observaciones ópticas que sugerían que estas galaxias tenían bajos metales, los teóricos fueron y escribieron artículos, hubo muchas simulaciones que intentaban explicar lo que estaba pasando. La gente pensó:'Tal vez realmente son galaxias con bajos metales'. pero descubrimos que ese no es el caso. Creo que tener una vista completa del universo en todo el espectro electromagnético es realmente crucial". + Explora más

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