Los astrónomos confirman la edad de la galaxia más distante gracias al oxígeno
Por la Real Sociedad Astronómica
25 de enero de 2023.
La imagen de la galaxia GHZ2/GLASS-z12 con el espectro ALMA asociado. Las observaciones espectroscópicas profundas de ALMA revelaron una línea de emisión espectral asociada con el oxígeno ionizado cerca de la galaxia, que se ha desplazado en su frecuencia observada debido a la expansión del Universo desde que se emitió la línea. Crédito: NASA / ESA / CSA / T. Treu, UCLA / NAOJ / T. Bakx, Nagoya U.
Un nuevo estudio dirigido por un equipo conjunto de la Universidad de Nagoya y el Observatorio Astronómico Nacional de Japón ha medido la edad cósmica de una galaxia muy distante. El equipo utilizó el conjunto de radiotelescopios ALMA para detectar una señal de radio que ha estado viajando durante aproximadamente el 97% de la edad del Universo. Este descubrimiento confirma la existencia de galaxias en el Universo muy primitivo encontradas por el Telescopio Espacial James Webb. La investigación se publica en Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
La galaxia, denominada GHZ2/GLASS-z12, se identificó inicialmente en el sondeo JWST GLASS, un sondeo que observa el Universo distante y detrás de cúmulos masivos de galaxias. Estas observaciones consisten en varias imágenes que usan diferentes filtros de color de banda ancha, similares a los colores RGB separados en una cámara. En el caso de las galaxias distantes, la luz tarda tanto en llegar a nosotros que la expansión del Universo ha desplazado el color de esta luz hacia el extremo rojo del espectro de luz visible en el llamado desplazamiento hacia el rojo. En consecuencia, el color rojo de GHZ2/GLASS-z12 ayudó a los investigadores a identificarlo como uno de los candidatos más convincentes para una galaxia distante que observaron.
Se identificaron tantas galaxias distantes brillantes en las primeras semanas de observaciones del JWST que desafiaron nuestra comprensión básica de la formación de las primeras galaxias. Sin embargo, estos colores rojos son solo indicativos de una galaxia distante y, en cambio, podría ser una galaxia muy rica en polvo disfrazada de un objeto distante. Solo las observaciones directas de las líneas espectrales (líneas presentes en el espectro de luz de una galaxia que se utilizan para identificar los elementos presentes) pueden confirmar de manera sólida las verdaderas distancias de estas galaxias.
Inmediatamente después del descubrimiento de estas primeras candidatas a galaxias, dos investigadores principiantes de la Universidad de Nagoya y el Observatorio Astronómico Nacional de Japón utilizaron los cuarenta radiotelescopios del conjunto ALMA en Chile para buscar una línea espectral que confirmara la verdadera edad de las galaxias.
ALMA apuntó a GHZ2/GLASS-z12 para buscar una línea de emisión asociada con el oxígeno en la frecuencia esperada sugerida por las observaciones del JWST. El oxígeno es un elemento típicamente abundante en galaxias distantes debido a su escala de tiempo de formación relativamente corta, por lo que el equipo eligió buscar una línea de emisión de oxígeno para aumentar las posibilidades de detección.
El conjunto de radiotelescopios ALMA ha señalado la edad cósmica exacta de una galaxia distante identificada por JWST, GHZ2/GLASS-z12, 367 millones de años después del Big Bang. Las observaciones espectroscópicas profundas de ALMA revelaron una línea de emisión espectral asociada con el oxígeno ionizado cerca de la galaxia, que se ha desplazado en su frecuencia observada debido a la expansión del Universo desde que se emitió la línea. Esta observación confirma que el JWST es capaz de registrar distancias y anuncia un salto en nuestra capacidad para comprender la formación de las primeras galaxias del Universo.
"Las primeras imágenes del telescopio espacial James Webb revelaron tantas galaxias tempranas que sentimos que teníamos que probar sus resultados utilizando el mejor observatorio de la Tierra", dijo el autor principal Tom Bakx de la Universidad de Nagoya. "Fue un momento muy emocionante para ser un astrónomo observacional, y pudimos rastrear el estado de las observaciones que probarán los resultados del JWST en tiempo real".
"Inicialmente estábamos preocupados por la ligera variación en la posición entre la línea de emisión de oxígeno detectada y la galaxia vista por Webb", señala el autor Tom Bakx, "pero realizamos pruebas detalladas en las observaciones para confirmar que es realmente una detección sólida, y es muy difícil de explicar a través de cualquier otra interpretación".
El coautor principal, Jorge Zavala, del Observatorio Astronómico Nacional de Japón, agrega: "La emisión de la línea brillante indica que esta galaxia ha enriquecido rápidamente sus depósitos de gas con elementos más pesados que el hidrógeno y el helio. Esto nos da algunas pistas sobre la formación y evolución de la galaxia". La pequeña separación que vemos entre el oxígeno gaseoso y la emisión de las estrellas también podría sugerir que estas primeras galaxias sufrieron violentas explosiones que expulsaron el gas del centro de la galaxia hacia la región que rodea la galaxia e incluso más allá".
"Estas observaciones profundas de ALMA brindan evidencia sólida de la existencia de galaxias dentro de los primeros cientos de millones de años después del Big Bang y confirman los sorprendentes resultados de las observaciones de Webb. El trabajo de JWST apenas comienza, pero ya estamos ajustando nuestro modelos de cómo se forman las galaxias en el Universo primitivo para que coincidan con estas observaciones. El poder combinado de Webb y el conjunto de radiotelescopios ALMA nos dan la confianza para empujar nuestros horizontes cósmicos cada vez más cerca del amanecer del Universo".
Fuente:
https://phys.org/news/2023-01-astronomers-age-distant-galaxy-oxygen.html