Arp 220 es un ejemplo cercano de un estallido similar a la fusión de galaxias SMM J2135-0102. Situado a 250 millones de años luz de la Tierra, Arp 220 es la consecuencia de una colisión entre dos galaxias espirales. La colisión, que se inició alrededor de 700 millones de años, ha provocado una gran explosión de formación de estrellas, con alrededor de 200 grandes cúmulos estelares abarrotados, en una región de polvo de alrededor de 5.000 años luz de diámetro (alrededor del 5 por ciento del diámetro de la Vía Láctea). Los cúmulos de estrellas azules son los nudos de color blanco brillante visible en la imagen del Hubble.Crédito: NASA, ESA, Colaboración Heritage-ESA/Hubble Hubble, y A. Evans (UVA / NRAO / Stony Brook).
También se identificaron cuatro regiones discretas de formación de estrellas dentro de la galaxia, cada una más de 100 veces más brillante que lugares -como la Nebulosa de Orión- donde se forman las estrellas en nuestra galaxia. Esta es la primera vez que los astrónomos han sido capaces de estudiar las propiedades de las estrellas individuales que forman las regiones dentro de una galaxia tan lejos de la Tierra.
"Para un lego, nuestras imágenes aparecen borrosas, pero para nosotros, muestran el detalle exquisito de un huevo de Fabergé", dijo Steven Longmore, del Centro Harvard-Smithsonian para Astrofísica (CfA). Longmore es un autor del artículo que describe estos resultados, que fue publicado en línea el 21 de marzo en Nature.
Debido al tiempo que tarda la luz en llegar a nosotros, vemos la galaxia tal como era tan sólo 3.000 millones de años después del Big Bang. Es del tamaño de la Vía Láctea en este momento. Si pudiéramos verla como es hoy, 10.000 millones de años después, se habría convertido en una galaxia elíptica gigante, mucho más masiva que la nuestra.
"Esta galaxia es como un adolescente pasando por un brote de crecimiento", dijo Mark Swinbank de la Universidad de Durham, autor principal del artículo.
Visión más aguda
Desde nuestro punto de vista, SMM J2135-0102 se encuentra detrás de un gran cúmulo de galaxias cercanas. La gravedad del grupo actúa como una lupa que magnifica la galaxia más lejana en un factor de 16 tanto en brillo aparente como en tamaño, trayendo de este modo a la luz detalles imperceptibles.
La galaxia, mientras que está muy oscurecida por el polvo en longitudes de onda visibles, emite enormes cantidades de luz en longitudes de onda submilimétricas (cerca de la región de radio del espectro). De hecho, es la galaxia más brillante conocida en la región submilimétrica, por lo que es un objetivo natural para el Arreglo Submillimétrico (SMA).
El SMA es un interferómetro de 8 elementos operando en el rango de longitudes de onda de 0,3 a 2 milímetros, ubicado en Mauna Kea, en Hawaii. Combinado con el aumento natural de la lente gravitacional, la matriz provee observaciones de resolución extremadamente alta, equivalente a utilizar un telescopio en Boston para detectar una moneda en Washington DC. Se obtuvo un nivel de detalle de una galaxia a 10.000 millones de años de distancia comparable a las mejores observaciones de las galaxias de estallido estelar cercanas (que también muestran altos índices de formación de estrellas).
Debido al oscurecimiento que produce el polvo, la distancia de la galaxia no se puede determinar por medio de observaciones de luz visible. Para esa tarea, los astrónomos recurrieron a un instrumento único, llamado el "Zpectrómetro", del Telescopio de Green Bank Robert C. Byrd de la Fundación Nacional de Ciencia. Este instrumento fue capaz de determinar la distancia de la galaxia mediante la medición de emisiones de radio de las moléculas de monóxido de carbono. La medición de la distancia precisa permitió a los científicos determinar "el efecto exacto que las lentes gravitacionales tendrían en la galaxia, y por lo tanto exactamente cómo se vería la galaxia, en ausencia de lentes", según Andrew Baker, de la Universidad de Rutgers.
La distante galaxia SMM J2135-0102, que se muestra aquí, en observaciones de 780 micrones por el SMA, ha sido sometida a lente gravitacional por un cúmulo de galaxias en primer plano. La luz de la galaxia está magnificada y curvada por la gravedad para producir imágenes en espejo de cada una de las cuatro regiones de formación estelar (etiquetadas de A a D). Si la galaxia se viera distorsionada, aparecería como en el recuadro en la parte superior izquierda. Las regiones A y D están separadas por menos de 6.000 años-luz. El recuadro abajo a la derecha muestra la resolución de la imagen del SMA.Crédito: Mark Swinbank (Durham) y Steve Longmore (SAO)
Fábricas de estrellas
Los datos del SMA revelaron cuatro regiones de formación de estrellas muy brillantes. La gran luminosidad, 100 veces mayor que la típica de las galaxias cercanas, implica una muy alta tasa de formación de estrellas.
"Nosotros no entendemos completamente por qué las estrellas se forman muy rápidamente, pero nuestros resultados sugieren que se formaron de manera mucho más eficiente en los inicios del universo que hoy en día", dijo Swinbank.
Sus resultados ofrecen una nueva perspectiva de un momento crítico en la historia del Universo. SMM J2135-0102 es vista en la época en que nacieron la mayoría de las estrellas, y por lo tanto, cuando muchas de las propiedades de las galaxias cercanas fueron definidas. Mediante el estudio de ésta y otras galaxias distantes en el universo joven, los astrónomos esperan aprender sobre la historia de la Vía Láctea y otras galaxias cercanas.
Estudios futuros deben identificar más objetivos para estudio por el SMA y por la próxima generación de telescopios como el Gran Arreglo Milimétrico Atacama.
"Eso nos permitirá probar exactamente cuán genéricos son nuestros resultados: ¿Es la formación de estrellas que se produce dentro de las galaxias en el universo temprano siempre tan vigorosa? ¿O estamos capturando esta galaxia en particular en un momento muy especial?", dijo Longmore.
El SMA es un proyecto conjunto entre el Observatorio Astrofísico Smithsoniano y el Instituto Academia Sinica de Astronomía y Astrofísica, y está financiado por el Instituto Smithsoniano y la Academia Sinica.
Con sede en Cambridge, Massachusetts, el Centro Harvard-Smithsoniano para Astrofísica (CfA) es una colaboración conjunta entre el Observatorio Astrofísico Smithsoniano y el Observatorio del Harvard College. Los científicos de CfA, organizados en seis divisiones de investigación, estudian el origen, evolución y destino último del universo.
Traducido de:
Astronomers Get Sharpest View Ever of Star Factories in Distant Universe (Centro Harvard-Smithsonian para Astrofísica, CfA).
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