Galaxias locales ayudan a los astrónomos a comprender las galaxias distantes
Por el Instituto Niels Bohr
10 de mayo de 2023.
Dos de las 45 galaxias de la muestra de galaxias locales, observadas con el Telescopio Espacial Hubble. Los colores indican luz infrarroja, visual y ultravioleta de las estrellas en las galaxias. Crédito: Melinder et al. (2023).
Para comprender mejor las observaciones de las galaxias más distantes, un equipo internacional de astrónomos ha construido una muestra de galaxias locales que se pueden estudiar con mucho más detalle. En un estudio recientemente publicado, muestran cómo la cantidad de luz que escapa de una galaxia está relacionada con sus propiedades físicas. El resultado tiene implicaciones sobre cómo interpretamos las observaciones de las galaxias en el Universo primitivo.
Una de las formas más informativas de estudiar las galaxias en el Universo primitivo es a través de un tipo particular de luz ultravioleta llamada "Lyman alfa". Esta luz es emitida por el gas alrededor de las estrellas más calientes y, por lo tanto, es particularmente buena para observar galaxias que se están formando mucho.
Sin embargo, a diferencia de otros tipos de luz, la longitud de onda exacta y la dirección de viaje dependen de muchos procesos físicos dentro y fuera de las galaxias. La luz Lyman alfa no solo viaja directamente hacia nuestros telescopios, sino que toma un camino complicado fuera de la galaxia.
En su camino, viaja a través de regiones de diferentes condiciones físicas que afectan no solo el camino que toman las partículas de luz individuales, sino que también cambia su longitud de onda e incluso absorbe una fracción no especificada de la luz.
Algunas regiones son más cálidas, otras más polvorientas, otras tienen fuertes flujos de nubes de gas. Todas estas condiciones físicas hacen que sea notoriamente difícil interpretar la luz Lyman alfa que vemos. Por otro lado, la recompensa, si se interpreta correctamente, es sustancial, precisamente porque podemos aprender sobre la física de la galaxia.
Las galaxias en el Universo distante son débiles y pequeñas y, por lo tanto, particularmente difíciles de observar. Por lo tanto, un equipo internacional de astrónomos se dispuso a construir una muestra de "referencia" de galaxias en nuestro vecindario local. Si bien aún están a cientos de millones de años luz de distancia, están lo suficientemente cerca como para poder estudiarlos con gran detalle, con muchos telescopios diferentes en todo el mundo y en el espacio.
Esta llamada muestra de referencia de Lyman Alpha, o LARS, ha revelado muchas propiedades interesantes de las galaxias que son extremadamente útiles para observar las más distantes. En el último estudio, dirigido por Jens Melinder, investigador principal de la Universidad de Estocolmo, y publicado en The Astrophysical Journal Supplement Series, los astrónomos dedujeron la cantidad de luz Lyman alfa que escapa de la galaxia y si esta fracción se correlaciona o no con varias propiedades físicas de la galaxia.
"Con las nuevas observaciones, hemos establecido una conexión entre la cantidad de Lyman alfa que escapa de las galaxias y varias de las propiedades físicas de estas galaxias", explica Melinder. "Por ejemplo, existe una clara correlación entre la cantidad de polvo cósmico que tiene una galaxia y la cantidad de Lyman que emite. Esto era de esperar, porque el polvo absorbe la luz, pero ahora hemos cuantificado el efecto".
Los astrónomos también encontraron una conexión entre la luz que escapa y la masa total de todas las estrellas de la galaxia, aunque menos explícita. Por otro lado, otras propiedades, como la cantidad de nuevas estrellas que forma la galaxia, no parecen correlacionarse con la cantidad de Lyman alfa que escapa de la galaxia.
Otro resultado interesante es que las galaxias observadas en Lyman alfa parecen considerablemente más grandes que cuando se observan en otras longitudes de onda. Este efecto se ha visto antes y está en línea con las expectativas teóricas.
“Vemos el mismo efecto en simulaciones por computadora de galaxias con cálculos de cómo Lyman alfa viaja a través de las nubes gaseosas en el espacio interestelar”, explica Peter Laursen del Cosmic Dawn Center, quien también participó en el estudio. "Esto confirma que tenemos una comprensión teórica bastante buena de la física en juego".
Es importante tener en cuenta este efecto cuando se observan galaxias distantes donde la luz de las afueras de las galaxias es demasiado débil para ser detectada o cae fuera de los detectores.
La cuantificación del efecto será útil en futuras observaciones de las galaxias más distantes y, por lo tanto, más tempranas:
"Estos resultados ayudarán a interpretar las observaciones de galaxias muy distantes pero similares observadas con los telescopios espaciales Hubble y James Webb", dice Melinder. "Comprender la astrofísica detallada de este tipo de galaxias es crucial para desarrollar teorías sobre cómo se formaron y evolucionaron las primeras galaxias".
Fuente:
https://phys.org/news/2023-05-spying-neighbors-local-galaxies-astronomers.html