Los astrónomos de Japón, Suecia, el Reino Unido y ESO han utilizado el Atacama Large Millimeter / submillimeter Array ALMA para observar una de las galaxias más distantes conocidas. SXDF-NB1006-2 se encuentra en un desplazamiento al rojo de 7.2, lo que significa que vemossolo 700 millones de años después del Big Bang.
El equipo esperaba descubrir los elementos químicos pesados [1] presentes en la galaxia, ya que nos pueden informar sobre el nivel de formación de estrellas y, por lo tanto, proporcionar pistas sobre el período en la historia del Universo conocido como cósmicoreionización.
"Buscar elementos pesados en el Universo temprano es un enfoque esencial para explorar la actividad de formación estelar en ese período", dijo Akio Inoue, de la Universidad de Osaka Sangyo, Japón, autor principal del artículo de investigación, que se publica en la revista ciencia . "Estudiar elementos pesados también nos da una pista para entender cómo se formaron las galaxias y qué causó la reionización cósmica", agregó.
Antes de que se formaran los objetos en el Universo, estaba lleno de gas eléctricamente neutro. Pero cuando los primeros objetos comenzaron a brillar, unos cientos de millones de años después del Big Bang, emitieron una potente radiación que comenzó a romper esos neutrosátomos - para ionizar el gas. Durante esta fase - conocida como reionización cósmica - el Universo entero cambió dramáticamente. Pero hay mucho debate sobre exactamente qué tipo de objetos causaron la reionización. Estudiar las condiciones en galaxias muy distantes puede ayudar aResponde esta pregunta.
Antes de observar la galaxia distante, los investigadores realizaron simulaciones por computadora para predecir cuán fácilmente podrían esperar ver evidencia de oxígeno ionizado con ALMA. También consideraron observaciones de galaxias similares que están mucho más cerca de la Tierra, y concluyeron que la emisión de oxígeno deberíaser detectable, incluso a grandes distancias [2].
Luego llevaron a cabo observaciones de alta sensibilidad con ALMA [3] y encontraron luz del oxígeno ionizado en SXDF-NB1006-2, lo que la convierte en la detección de oxígeno más inequívoca más distante jamás obtenida [4]. Es una evidencia firme de la presenciade oxígeno en el Universo temprano, solo 700 millones de años después del Big Bang.
Se descubrió que el oxígeno en SXDF-NB1006-2 es diez veces menos abundante que en el Sol. "Se espera una pequeña abundancia porque el Universo todavía era joven y tenía una corta historia de formación de estrellas en ese momento", comentóNaoki Yoshida, de la Universidad de Tokio: "Nuestra simulación en realidad predijo una abundancia diez veces menor que el Sol. Pero tenemos otro resultado inesperado: una cantidad muy pequeña de polvo".
El equipo no pudo detectar ninguna emisión de carbono en la galaxia, lo que sugiere que esta galaxia joven contiene muy poco gas de hidrógeno no ionizado, y también descubrió que contiene solo una pequeña cantidad de polvo, que está formado por elementos pesados"Algo inusual puede estar sucediendo en esta galaxia", dijo Inoue. "Sospecho que casi todo el gas está altamente ionizado".
La detección de oxígeno ionizado indica que muchas estrellas muy brillantes, varias docenas de veces más masivas que el Sol, se han formado en la galaxia y emiten la intensa luz ultravioleta necesaria para ionizar los átomos de oxígeno.
La falta de polvo en la galaxia permite que la intensa luz ultravioleta escape e ionice grandes cantidades de gas fuera de la galaxia. "SXDF-NB1006-2 sería un prototipo de las fuentes de luz responsables de la reionización cósmica", dijo Inoue.
"Este es un paso importante para comprender qué tipo de objetos causaron la reionización cósmica", explicó Yoichi Tamura, de la Universidad de Tokio. "Nuestras próximas observaciones con ALMA ya han comenzado. Las observaciones de mayor resolución nos permitirán ver la distribución y el movimientode oxígeno ionizado en la galaxia y proporciona información vital para ayudarnos a comprender las propiedades de la galaxia ".
Notas
[1] En terminología astronómica, los elementos químicos más pesados que el litio se conocen como elementos pesados.
[2] El satélite japonés de astronomía infrarroja AKARI había descubierto que esta emisión de oxígeno es muy brillante en la Gran Nube de Magallanes, que tiene un entorno similar al Universo temprano.
[3] La longitud de onda original de la luz del oxígeno doblemente ionizado es de 0.088 milímetros. La longitud de onda de la luz del SXDF-NB1006-2 se extiende a 0.725 milímetros por la expansión del Universo, haciendo que la luz sea observable con ALMA.
[4] El trabajo anterior de Finkelstein et al. Sugirió la presencia de oxígeno en un momento un poco más temprano, pero no hubo detección directa de una línea de emisión, como es el caso en el nuevo trabajo.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por ESO . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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