As¨ª captamos las im¨¢genes de galaxias a 12.000 millones de a?os luz
Gracias a los nuevos telescopios de gran potencia, los cient¨ªficos pueden verificar las predicciones b¨¢sicas relativas a la formaci¨®n de las galaxias
?C¨®mo se forma una galaxia como nuestra V¨ªa L¨¢ctea? Hasta ahora, la deducci¨®n hab¨ªa desempe?ado un papel importante a la hora de responder a esta pregunta.?
En esencia, la explicaci¨®n es que el gas se dirige hacia el centro de un halo de materia aproximadamente esf¨¦rico, donde se acumula. Luego se enfr¨ªa, se condensa, se fragmenta, y acaba colapsando para formar las estrellas. Las distintas generaciones de estrellas van construyendo la galaxia, y con ello, dan lugar a la producci¨®n de los elementos pesados (como el carbono, el ox¨ªgeno, etc¨¦tera) que pueblan nuestra tabla peri¨®dica y componen el mundo f¨ªsico que conocemos.?
Los astrof¨ªsicos, yo entre ellos, hemos confeccionado esta imagen en gran parte gracias a la investigaci¨®n te¨®rica. Hacemos simulaciones num¨¦ricas en los mayores superordenadores del mundo para reproducir con un alto grado de fidelidad los procesos que rigen la formaci¨®n de las galaxias: el colapso gravitatorio, el calentamiento y el enfriamiento por medio de la radiaci¨®n.?
A la hora de estudiar muchos de estos procesos, nos encontr¨¢bamos limitados en gran medida a esta clase de pesquisas te¨®ricas debido a que no ten¨ªamos la capacidad t¨¦cnica para observarlos. Pero las cosas han cambiado con la multiplicaci¨®n que hemos vivido de lo que consideramos grandes observatorios: el Telescopio espacial Hubble de la NASA, los Telescopios gemelos Keck, de 10 metros, situados en Manua Kea (Haw¨¢i), y, el m¨¢s reciente, el Observatorio ALMA (siglas de Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) en el norte de Chile. Con estas instalaciones, los astr¨®nomos hemos intentado poner a prueba y pulir los principios de la teor¨ªa de la formaci¨®n de las galaxias, en particular los procesos que gobiernan la constituci¨®n de estos conjuntos y la formaci¨®n de las estrellas.?
Los nuevos datos que est¨¢ publicando nuestro grupo a partir de las observaciones hechas desde ALMA est¨¢n suponiendo un aut¨¦ntico cambio con respecto a observaciones anteriores. Gracias a ellos podemos obtener una imagen directa del gas de las galaxias nacientes ¡ªlo cual antes era imposible¡ª y, de este modo, verificar nuestras predicciones b¨¢sicas relativas a la formaci¨®n de las galaxias.?
El problema f¨ªsico?
Cuando intentamos observar las galaxias lejanas, el principal problema es la debilidad de la se?al que llega a la Tierra desde semejantes distancias. La luz de las dos galaxias que estudiamos en nuestra publicaci¨®n, por ejemplo, ha viajado 12.000 millones de a?os luz para llegar hasta aqu¨ª. Al mismo tiempo, esto supone que se emiti¨® hace 12.000 millones de a?os, cuando el universo ten¨ªa solamente 1.500 millones de a?os y las galaxias no eran m¨¢s que unas adolescentes. Adem¨¢s, a m¨ª me interesa en particular el estudio del gas que alimenta la formaci¨®n de las estrellas, que es especialmente dif¨ªcil de detectar.?
Para afrontar este reto, nuestro grupo, que empez¨® a trabajar en 1986 ¡ªliderado por el ya fallecido Arthur M. Wolfe¡ª, depend¨ªa de un m¨¦todo indirecto para estudiar las galaxias lejanas. En vez de centrar nuestra atenci¨®n en las propias galaxias, registr¨¢bamos la luz de los cu¨¢sares todav¨ªa m¨¢s alejados de nosotros. Esto nos permit¨ªa reconocer el gas de las galaxias que est¨¢n en primer plano.?
Los cu¨¢sares son objetos extremadamente brillantes que reciben su energ¨ªa de los agujeros negros supermasivos. Cuando la luz de un cu¨¢sar viaja a trav¨¦s del gas gal¨¢ctico que en realidad nos interesa, los ¨¢tomos del gas dispersan una peque?a parte de la luz a unas longitudes de onda muy determinadas. Nosotros nos fijamos en las denominadas huellas de absorci¨®n en el espectro del cu¨¢sar. El gas imprime su huella en la luz que podemos captar con nuestros telescopios.?
Pasamos la luz recogida por el telescopio a trav¨¦s de un espectr¨®metro, un instrumento que nos permite estudiar el brillo como una funci¨®n de la longitud de onda. Entonces podemos inferir que, efectivamente, entre nosotros y el cu¨¢sar hay presencia de gas, y medir cuantitativamente diversas propiedades de este.?
Arthur Wolfe utiliz¨® los espectr¨®metros en la sala de observaci¨®n principal de los Observatorios de la Universidad de California, los primeros instrumentos del telescopio Shane 3m del Observatorio Lick, y luego, tras su nombramiento para el puesto, dirigi¨® la investigaci¨®n con los potentes telescopios Keck. Estos datos proporcionan c¨¢lculos referentes a la densidad superficial de gas, al enriquecimiento por elementos pesados, al contenido molecular y a los movimientos din¨¢micos de la galaxia.?
Sin embargo, este experimento observacional es limitado. Ofrece poca informaci¨®n sobre la masa, el tama?o o la formaci¨®n de estrellas de la galaxia, todas ellas propiedades fundamentales para su constituci¨®n. Medirlas es crucial para comprender la historia de la formaci¨®n de galaxias como nuestra V¨ªa L¨¢ctea.?
La siguiente generaci¨®n de observaciones
En 2003 publicamos que el futuro, en aquel momento,?telescopio ALMA supondr¨ªa un aut¨¦ntico punto de inflexi¨®n al permitirnos obtener una imagen directa del gas que hay en el interior de las galaxias nacientes. Hubo que esperar m¨¢s de un d¨¦cada (mientras se constru¨ªa el telescopio) para poner manos a la obra, as¨ª que tuvimos tiempo de sobra para identificar cuidadosamente los objetivos ¨®ptimos y perfeccionar nuestras estrategias de observaci¨®n.?
Toda esa espera y esa planificaci¨®n han valido la pena. Marcel Neeleman, el ¨²ltimo doctorando de Wolfe, acaba de publicar nuestros primeros resultados con ALMA y los datos son espectaculares. A diferencia de nuestros trabajos anteriores, en este caso medimos la luz procedente del gas de la propia galaxia, lo cual revela el tama?o y la forma de las zonas en las que se originan las estrellas. Y lo que hemos visto no ha sido lo que esper¨¢bamos.?
ALMA capta la luz a longitudes de onda invisibles para el ojo humano. Hemos centrado nuestra atenci¨®n en dos fuentes presentes en las galaxias objeto de nuestro estudio: el carbono ionizado y el polvo c¨¢lido. Ambos rodean las zonas en las que nacen las nuevas estrellas. Hemos conseguido crear mapas basados en la luz emitida por el carbono ionizado del interior de una galaxia que antes detect¨¢bamos en absorci¨®n mediante nuestra antigua t¨¦cnica.?
Curiosamente, el gas gal¨¢ctico denso que forma las estrellas est¨¢ muy separado (unos 100.000 a?os luz o 30 kiloparsecs, aproximadamente) del hidr¨®geno descubierto en un principio por el espectro del cu¨¢sar. Esta distancia demuestra que las galaxias j¨®venes est¨¢n rodeadas de un enorme dep¨®sito de gas neutro no ionizado. Adem¨¢s, sugerimos que es probable que el gas detectado en absorci¨®n crezca por agregaci¨®n hacia la galaxia y alimente futuras generaciones de estrellas.?
As¨ª pues, los datos de ALMA ¨²nicamente resuelven los movimientos internos del gas de la galaxia. Nuestro an¨¢lisis de la din¨¢mica indica que el gas presenta la forma de una enorme disco ¡ªsimilar a la V¨ªa L¨¢ctea¡ª y que gira a una velocidad de 120 kil¨®metros por segundo aproximadamente. Esta velocidad es caracter¨ªstica de las predicciones de la teor¨ªa para los progenitores de este tipo de galaxia.?
Por ¨²ltimo, hemos detectado las emisiones procedentes del polvo c¨¢lido de la galaxia. (Por supuesto, lo de c¨¢lido es relativo. En este caso se trata tan solo de unos 30 grados cent¨ªgrados sobre el cero absoluto). Creemos que lo que calienta el polvo son las j¨®venes estrellas masivas, y calculamos que la galaxia forma estrellas al prodigioso y precoz ritmo de 100 soles al a?o.?
Estos datos demuestran el poder y las posibilidades de ALMA para descubrir y analizar al detalle los progenitores de galaxias como la nuestra. Su valor para perfeccionar nuestro conocimiento ¡ªen el espacio y en el tiempo¡ª de la formaci¨®n de las galaxias ser¨¢ incalculable.?
Aunque muchos integrantes de la comunidad cient¨ªfica ten¨ªamos ciertas reservas sobre ALMA (debido a su enorme coste), hoy en d¨ªa veo con claridad que sus beneficios ser¨¢n extraordinarios. Las investigaciones con el telescopio ya han dado fruto con el descubrimiento de los discos protoplanetarios a partir de los cuales se originan los planetas y han desvelado los secretos ocultos del proceso de formaci¨®n de las estrellas. ALMA, adem¨¢s, seguir¨¢ haciendo avanzar enormemente nuestro conocimiento del proceso de formaci¨®n de galaxias como la V¨ªa L¨¢ctea.
J. Xavier Prochaska, catedr¨¢tico de Astronom¨ªa y Astrof¨ªsica de la Universidad de California en Santa Cruz.?
Cl¨¢usula de divulgaci¨®n:
J. Xavier Prochaska recibe financiaci¨®n de la Fundaci¨®n Nacional para la Ciencia.
Este art¨ªculo fue publicado originalmente en ingl¨¦s en la web The Conversation.
Traducci¨®n de News Clips.
Tu suscripci¨®n se est¨¢ usando en otro dispositivo
?Quieres a?adir otro usuario a tu suscripci¨®n?
Si contin¨²as leyendo en este dispositivo, no se podr¨¢ leer en el otro.
FlechaTu suscripci¨®n se est¨¢ usando en otro dispositivo y solo puedes acceder a EL PA?S desde un dispositivo a la vez.
Si quieres compartir tu cuenta, cambia tu suscripci¨®n a la modalidad Premium, as¨ª podr¨¢s a?adir otro usuario. Cada uno acceder¨¢ con su propia cuenta de email, lo que os permitir¨¢ personalizar vuestra experiencia en EL PA?S.
En el caso de no saber qui¨¦n est¨¢ usando tu cuenta, te recomendamos cambiar tu contrase?a aqu¨ª.
Si decides continuar compartiendo tu cuenta, este mensaje se mostrar¨¢ en tu dispositivo y en el de la otra persona que est¨¢ usando tu cuenta de forma indefinida, afectando a tu experiencia de lectura. Puedes consultar aqu¨ª los t¨¦rminos y condiciones de la suscripci¨®n digital.
