Astrónomos detectan la galaxia más distante descubierta hasta la fecha

Astronomía

Un objeto rojo brillante en el Universo primitivo ha sido identificado como la galaxia más distante descubierta hasta la fecha. Es, según han revelado los astrónomos, una galaxia que existió solo 330 millones de años después del Big Bang. Su tenue luz, estirada por la expansión del Universo, tuvo que viajar 13.500 millones de años luz para llegar a nosotros, aquí en la Tierra.

Los descubridores han nombrado a la galaxia HD1, y representa algo así como un misterio. Los científicos no están del todo seguros de qué es la galaxia: si es una galaxia con estallido estelar, con una formación estelar positiva, o un cuásar, con un agujero negro supermasivo masivo y activo en su centro. Si es lo último, el crecimiento del agujero negro a un tamaño supermasivo tan pronto después de que el universo apareció presenta un desafío para los modelos de formación y evolución de agujeros negros.

“Responder preguntas sobre la naturaleza de una fuente tan lejana puede ser un desafío”, dice el astrofísico Fabio Pacucci del Centro de Astrofísica Harvard & Smithsonian.

“Es como adivinar la nacionalidad de un barco por la bandera que ondea, estando lejos en tierra, con el barco en medio de un vendaval y una densa niebla. Uno puede ver algunos colores y formas de la bandera, pero no en su totalidad. En última instancia, es un largo juego de análisis y exclusión de escenarios inverosímiles”.

Detectar objetos del Universo primitivo es extremadamente difícil. Incluso los cuásares, los objetos más brillantes de todo el cosmos, se atenúan en los vastos confines del espacio-tiempo, hasta el punto de que nuestros telescopios más poderosos luchan por captar su luz.

HD1 se descubrió como parte de un estudio para descubrir galaxias al comienzo del Universo, cuyos resultados se detallan en un artículo aceptado para su publicación en The Astrophysical Journal, y también disponible en arXiv. Un análisis de HD1 y una segunda galaxia llamada HD2, casi tan distante, ha sido aceptado en Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, y también está disponible en arXiv.

La encuesta empleó cuatro poderosos telescopios ópticos e infrarrojos: el Telescopio Subaru, el Telescopio VISTA, el Telescopio Infrarrojo del Reino Unido y el Telescopio Espacial Spitzer. Entre ellos, acumularon más de 1.200 horas de tiempo de observación, observando el Amanecer Cósmico para buscar luz en el universo primitivo.

“Fue un trabajo muy duro encontrar HD1 entre más de 700.000 objetos”, dice el astrónomo Yuichi Harikane de la Universidad de Tokio en Japón.

“El color rojo de HD1 coincidió con las características esperadas de una galaxia a 13.500 millones de años luz de distancia sorprendentemente bien, lo que me puso un poco de piel de gallina cuando lo encontré”.

El color rojo se conoce como corrimiento al rojo y ocurre cuando una fuente de luz se aleja de nosotros. Esto hace que la longitud de onda de la luz que proviene de esa fuente aumente hacia el extremo más rojo del espectro electromagnético, por lo que se denomina corrimiento al rojo.

Debido a que el universo se está expandiendo, otras galaxias parecen estar desplazadas hacia el rojo, cuanto mayor es la distancia en el espacio-tiempo, mayor es el corrimiento al rojo. Este efecto permite a los astrónomos calcular cuánto ha viajado la luz para llegar a nosotros.

Pero la luz de HD1 es confusa. Es extremadamente brillante en longitudes de onda ultravioleta, lo que sugiere que dentro de la galaxia estaba ocurriendo un proceso muy energético. Al principio, los investigadores pensaron que se trataba de una actividad estelar normal, hasta que calcularon la cantidad de estrellas que tendrían que formarse para producir tanta luz.

El número fue increíblemente alto, más de 100 estrellas al año. Eso es 10 veces más alto de lo esperado para una galaxia en el Universo primitivo. Sin embargo, esta tensión podría resolverse si las estrellas que nacen no fueran las mismas estrellas que vemos nacer hoy.

“La primera población de estrellas que se formó en el Universo era más masiva, más luminosa y más caliente que las estrellas modernas”, dice Pacucci.

“Si asumimos que las estrellas producidas en HD1 son estas primeras, o estrellas de Población III, entonces sus propiedades podrían explicarse más fácilmente. De hecho, las estrellas de Población III son capaces de producir más luz ultravioleta que las estrellas normales, lo que podría aclarar el extremo luminosidad ultravioleta de HD1”.

La otra opción es si la galaxia fuera un cuásar. Es la abreviatura de “fuentes de radio cuasi-estelares”: el resultado increíblemente brillante de un núcleo galáctico activo, con un agujero negro supermasivo que devora material a tal velocidad que el calor genera llamaradas de luz en todo el Universo.

Para producir la luz observada, el agujero negro supermasivo tendría que tener alrededor de 100 millones de veces la masa del Sol, calcula el equipo. Ese tamaño desafía seriamente los modelos de crecimiento de agujeros negros supermasivos. Es muy grueso, muy temprano en el Universo.

“Formado unos cientos de millones de años después del Big Bang, un agujero negro en HD1 debe haber crecido a partir de una semilla masiva a un ritmo sin precedentes”, dice el astrofísico Avi Loeb del Centro de Astrofísica de Harvard y Smithsonian.

“Una vez más, la naturaleza parece ser más imaginativa que nosotros”.

El equipo espera que futuras observaciones con el Telescopio Espacial James Webb, una máquina optimizada para observar el universo primitivo, revele la naturaleza de esta misteriosa luz del amanecer.

La investigación ha sido aceptada en The Astrophysical Journal y Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. Los documentos se pueden encontrar en arXiv aquí y aquí.

Fuente: Science Alert.

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