Una química inesperada revela los secretos de las fábricas de estrellas cósmicas – Eurasia Review

Un equipo de científicos dirigido por la Universidad Tecnológica de Chalmers en Suecia ha estudiado dos galaxias del Universo temprano, que contienen fábricas estelares extremadamente productivas. Utilizando potentes telescopios para dividir la luz de las galaxias en colores individuales, los científicos se sorprendieron al descubrir luz de muchas moléculas diferentes, más que nunca a tales distancias. Los investigadores creen que estudios como este podrían revolucionar nuestra comprensión de la vida de las galaxias más activas cuando el Universo era joven.

Cuando el universo era joven, las galaxias eran muy diferentes de las imponentes espirales actuales, que están llenas de soles suavemente brillantes y coloridas nubes de gas. Estaban naciendo nuevas estrellas, a un ritmo cientos de veces más rápido que en el universo actual. La mayor parte, sin embargo, estaba oculta detrás de gruesas capas de polvo, lo que hacía que para los científicos fuera un desafío descubrir los secretos de estas fábricas estelares… hasta ahora. Al estudiar las galaxias más distantes visibles con potentes telescopios, los astrónomos pueden vislumbrar cómo estas fábricas lograron crear tantas estrellas.

En un nuevo estudio, publicado en la revista Astronomía y Astrofísicaun equipo de científicos dirigido por el astrónomo de Chalmers, Chentao Yang, utilizó los telescopios de NOEMA (matriz milimétrica extendida del norte) en Francia para descubrir más sobre cómo estas primeras fábricas de estrellas lograron crear tantas estrellas. Yang y sus colegas midieron la luz de dos galaxias luminosas en el universo temprano, una clasificada como cuásar y ambas con altas tasas de formación de estrellas.

“Sabíamos que estas galaxias eran fábricas estelares prodigiosas, quizás entre las más grandes que el Universo haya visto jamás. Para descubrir cómo funcionan, medimos su luz en longitudes de onda de alrededor de un milímetro, con la esperanza de obtener nuevas pistas”, dice Chentao Yang.

La química dramática en galaxias distantes entusiasma a los astrónomos

Las mediciones resultaron exitosas más allá de las expectativas de los científicos. A la luz que registraron de ambas galaxias, identificaron rastros de muchos tipos diferentes de moléculas. Desde el interior de estas galaxias se emite luz en muchas longitudes de onda diferentes desde las nubes de gas y polvo donde nacen nuevas estrellas.

“Es una increíble explosión de colores, en tonos que el ojo humano no puede ver. Pero combinando nuestras observaciones con nuestro conocimiento de física y química, podemos entender qué significan los colores y ver qué diferencias existen entre diferentes galaxias”, explica Sergio Martín, astrónomo de ESO y del Observatorio Conjunto ALMA en Chile, y miembro de ALMA. Observatorio Conjunto, en Chile. equipo de investigación.

Al analizar el espectro de cada galaxia (los colores individuales de su luz), los científicos pudieron identificar 13 moléculas, muchas de las cuales nunca antes se habían visto en galaxias tan distantes. Cada molécula proporciona diferentes pistas sobre la temperatura, la presión y la densidad en el espacio entre las estrellas, y sobre cómo interactúan la luz de las estrellas, la radiación y la materia, proporcionando nueva información importante sobre las condiciones físicas y químicas de estas galaxias.

“Interpretar las señales es un desafío. Estamos viendo parte del espectro electromagnético que es difícil de observar en galaxias cercanas. Pero gracias a la expansión del Universo, la luz de galaxias distantes como estas se desplaza a longitudes de onda más largas que podemos observar con radiotelescopios que observan en el nivel submilimétrico”, dice Chentao Yang.

Más como una ciudad iluminada con luces de neón que una noche bajo las estrellas

Las dos galaxias estudiadas por el equipo están tan alejadas que su luz tarda casi 13 mil millones de años en llegar hasta nosotros.

«Observar estas galaxias se parece menos a una noche bajo las estrellas y más a ver una ciudad iluminada con luces de neón», dice Susanne Aalto, astrónoma de Chalmers y miembro del equipo.

Los astrónomos están acostumbrados a tomar fotografías de las fábricas estelares de nuestra galaxia, como la Nebulosa de Orión y la Nebulosa Carina, explica.

“En estas dos galaxias distantes vemos fábricas de estrellas que son más grandes, más brillantes, llenas de polvo y diferentes en muchos aspectos. Las nebulosas de Orión y Carina se iluminan gracias a la luz ultravioleta emitida por estrellas recién nacidas y calientes. En estas dos galaxias distantes, la luz ultravioleta no puede atravesar las capas de polvo. En cambio, gran parte de la iluminación se debe a los rayos cósmicos: partículas de alta energía que pueden crearse al explotar estrellas o cerca de un agujero negro supermasivo”, afirma Susanne Aalto.

Las galaxias del universo primitivo ahora pueden contar sus historias

Aunque las galaxias como estas dos son raras, los científicos tienen planes de estudiar más de ellas, utilizando tanto NOEMA como su telescopio hermano aún mayor. ALMA (Atacama Large Millimeter/Submillimetre Array) En Chile. Ambos telescopios son sensibles a la luz con longitudes de onda de aproximadamente un milímetro.

“Nuestros resultados muestran cómo NOEMA, con sus receptores de banda ancha y su potente ordenador correlador, ha abierto nuevas oportunidades para estudiar galaxias extremas como éstas en el cielo del norte. En el hemisferio sur, las mejoras de sensibilidad de banda ancha planificadas por ALMA ofrecerán perspectivas aún más interesantes. Las galaxias más notables del Universo temprano finalmente pueden contar su historia a través de sus moléculas”, dice Pierre Cox, astrónomo del CNRS y de la Universidad de la Sorbona, Francia.

Más sobre los resultados de búsqueda

Se han detectado más de cien moléculas diferentes en el espacio interestelar. En este estudio, los astrónomos identificaron moléculas de monóxido de carbono (CO), radical ciano (CN), radical etinilo (CCH), cianuro de hidrógeno (HCN), catión formilo (HCO+), isocianuro de hidrógeno (HNC), monosulfuro de carbono ( CS), agua (H_dosO), el ion hidronio (H₃O+), óxido nítrico (NO), diazenilio (N_dosH+), el radical metilidina (CH) y ciclopropenilideno (cC₃h_dos). Varios de estos (CH, CCH, cC₃h_dosnorte_dosH+ y H₃O+) nunca antes se habían visto a distancias tan grandes.

Las dos galaxias estudiadas tienen números de catálogo AM 08279+5255 Es NCv1.143. Estudios anteriores han demostrado que están tan lejos que su luz viaja hacia nosotros durante casi 13 mil millones de años, lo que corresponde a corrimientos al rojo de 3,911 y 3,565, respectivamente. El corrimiento al rojo significa que la expansión del universo extiende la luz de galaxias distantes a longitudes de onda más largas, lo que se puede observar con radiotelescopios.

A pesar de su distancia, las galaxias brillan intensamente en longitudes de onda de radio. Sus señales se amplifican gracias a los cúmulos de otras galaxias que se encuentran a lo largo del camino de la luz, un efecto conocido como lente gravitacional. Una de las galaxias, APM 08279+5255, es también un cuásar, una galaxia cuyo centro brilla intensamente desde ondas de radio hasta rayos X, debido al material que gira alrededor de un agujero negro supermasivo. NCv1.143 también puede contener un agujero negro central.