eso1812es — Comunicado científico

Megafusiones de galaxias antiguas

ALMA y APEX descubren aglomeraciones masivas de galaxias en formación en el universo temprano

25 de Abril de 2018

Los telescopios ALMA y APEX han buceado en las profundidades del espacio — hacia la época en la que el universo tenía una décima parte de su edad actual — y han sido testigos de los inicios de una gigantesca aglomeración cósmica: la inminente colisión de jóvenes galaxias con estallido de formación estelar. Los astrónomos creían que estos eventos tuvieron lugar unos 3.000 millones de años después del Big Bang, por lo que se sorprendieron cuando las nuevas observaciones revelaron que esto sucedió cuando el universo tenía tan sólo la mitad de esa edad. Se cree que estos antiguos sistemas de galaxias acaban formando las estructuras más masivas del universo: los cúmulos de galaxias.

Utilizando el interferómetro ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) y el experimento APEX (Atacama Pathfinder Experiment), dos equipos internacionales de científicos, liderados por Tim Miller (de la Universidad de Dalhousie de Canadá y la Universidad de Yale en los Estados Unidos) y por Iván Oteo (de la Universidad de Edimburgo, Reino Unido) han descubierto concentraciones de galaxias sorprendentemente densas que están a punto de fusionarse, formando los núcleos de lo que finalmente se convertirá en colosales cúmulos de galaxias.

Estudiando el 90% de todo el universo observable, el equipo de Miller observó un protocúmulo de galaxias llamado SPT2349-56. La luz de este objeto comenzó a viajar hacia nosotros cuando el universo tenía alrededor de una décima parte de su edad actual.

Las galaxias individuales de esta densa acumulación cósmica son galaxias con brotes de formación estelar (conocidas en inglés como galaxias starburst) y la concentración de esta vigorosa formación estelar en una región tan compacta la convierte en la zona más activa jamás observada en el universo joven. Allí nacen cada año miles de estrellas, mientras que, en comparación, en nuestra Vía Láctea nace tan solo una al año.

Combinando observaciones de ALMA y APEX, el equipo de Oteo ya había descubierto una megafusión similar formada por diez galaxias polvorientas con formación estelar, apodadas un "núcleo rojo polvoriento" debido a su intenso color rojo.

Iván Oteo explica por qué estos objetos son inesperados: “Se cree que la duración de los brotes de formación estelar polvorientos es relativamente corta, ya que consumen el gas a un ritmo extraordinario. En cualquier momento, en cualquier rincón del universo, estas galaxias suelen ser minoría. Por lo tanto, encontrar numerosos brotes de formación estelar polvorientos brillando al mismo tiempo de ese modo es muy desconcertante, y algo que todavía necesitamos comprender”.

Estos cúmulos de galaxias en formación se detectaron primero como débiles manchas de luz usando el Telescopio del Polo Sur y el Observatorio Espacial Herschel. Posteriores observaciones de ALMA y APEX demostraron que tenían una estructura inusual y confirmaron que su luz se originó mucho antes de lo esperado, sólo 1.500 millones de años después del Big Bang.

Finalmente, las nuevas observaciones de alta resolución de ALMA, revelaron que las dos manchas de brillo tenue no eran objetos individuales, sino que estaban compuestas por catorce y diez galaxias masivas individuales respectivamente, cada una dentro de un radio comparable a la distancia entre la Vía Láctea y las vecinas Nubes de Magallanes.

Estos descubrimientos hechos con ALMA son sólo la punta del iceberg. Más observaciones llevadas a cabo con APEX muestran que el número real de galaxias con formación estelar probablemente es tres veces mayor. Otras observaciones en curso hechas con el instrumento MUSE, instalado en el VLT de ESO, también están identificando más galaxias”, comenta Carlos De Breuck, astrónomo de ESO.

Los modelos teóricos y computacionales actuales sugieren que este tipo de protocúmulos tan masivos habrían necesitado mucho más tiempo para evolucionar. Utilizando datos de ALMA, con su superior resolución y sensibilidad, incorporados a sofisticadas simulaciones por ordenador, los investigadores son capaces de estudiar la formación de cúmulos menos de 1.500 millones de años después del Big Bang.

Aún no sabemos cómo este conjunto de galaxias creció tanto y tan rápido. No se formó de manera gradual a lo largo de miles de millones de años, como podrían suponer los astrónomos. Este descubrimiento ofrece una gran oportunidad para estudiar cómo se unieron galaxias masivas para formar enormes cúmulos de galaxias”, afirma Tim Miller, doctorando en la Universidad de Yale y autor principal de uno de los artículos.

Información adicional

Este trabajo de investigación se ha presentado en dos rtículos científicos, “The Formation of a Massive Galaxy Cluster Core at z = 4.3”, por T. Miller et al., que aparece en la revista Nature, y “An Extreme Proto-cluster of Luminous Dusty Starbursts in the Early Universe”, por I. Oteo et al., que aparece en la revista Astrophysical Journal.

El equipo de Miller está frmado por: T. B. Miller (Universidad de Dalhousie, Halifax, Canadá; Universidad de Yale, New Haven, Connecticut, EE.UU.); S. C. Chapman (Universidad de Dalhousie, Halifax, Canadá; Instituto de Astronomía, Cambridge, Reino Unido); M. Aravena (Universidad Diego Portales, Santiago, Chile); M. L. N. Ashby (Centro de Astrofísica Harvard-Smithsonian, Cambridge, Massachusetts, EE.UU.); C. C. Hayward (Centro de Astrofísica Harvard-Smithsonian, Cambridge, Massachusetts, EE.UU.; Center de Astrofísica  Computacional, Instituto Flatiron, Nueva York, Nueva York, EE.UU.); J. D. Vieira (Universidad  de Illinois, Urbana, Illinois, EE.UU.); A. Weiß (Instituto Max-Planck de Radioastronomía, Bonn, Alemania); A. Babul (Universidad  de Victoria, Victoria, Canadá); M. Béthermin (Universidad Aix-Marseille, CNRS, LAM, Laboratorio de Astrofísica de Marsella, Marsella, Francia); C. M. Bradford (Instituto de Tecnología de California, Pasadena, California, EE.UU.; Laboratorio de Propulsión a Chorro (JPL), Pasadena, California, EE.UU.); M. Brodwin (Universidad  de Missouri, Kansas City, Missouri, EE.UU.); J. E. Carlstrom (Universidad  de Chicago, Chicago, Illinois, EE.UU.); Chian-Chou Chen (ESO, Garching, Alemania); D. J. M. Cunningham (Universidad de Dalhousie, Halifax, Canadá; Universidad de Santa María, Halifax, Nueva Escocia, Canadá); C. De Breuck (ESO, Garching, Alemania); A. H. Gonzalez (Universidad de Florida, Gainesville, Florida, EE.UU.); T. R. Greve (University College de Londres, Gower Street, Londres, Reino Unido); Y. Hezaveh (Universidad de Stanford, Stanford, California, EE.UU.); K. Lacaille (Universidad de Dalhousie, Halifax, Canadá; Universidad McMaster, Hamilton, Canadá); K. C. Litke (Observatorio Steward, Universidad de Arizona, Tucson, Arizona, EE.UU.); J. Ma (Universidad de Florida, Gainesville, Florida, EE.UU.); M. Malkan (Universidad de California, Los Ángeles, California, EE.UU.); D. P. Marrone (Observatorio Steward, Universidad de Arizona, Tucson, Arizona, EE.UU.); W. Morningstar (Universidad de Stanford, Stanford, California, EE.UU.); E. J. Murphy (Observatorio Nacional de Radioastronomía, Charlottesville, Virginia, EE.UU.); D. Narayanan (Universidad de Florida, Gainesville, Florida, EE.UU.); E. Pass (Universidad de Dalhousie, Halifax, Canadá, Universidad de Waterloo, Waterloo, Canadá); R. Perry (Universidad de Dalhousie, Halifax, Canadá); K. A. Phadke (Universidad de Illinois, Urbana, Illinois, EE.UU.); K. M. Rotermund (Universidad de Dalhousie, Halifax, Canadá); J. Simpson (Universidad de Edimburgo, Real Observatorio, Blackford Hill, Edimburgo; Universidad de Durham, Durham, Reino Unido); J. S. Spilker (Observatorio Steward, Universidad de Arizona, Tucson, Arizona, EE.UU.); J. Sreevani (Universidad de Illinois, Urbana, Illinois, EE.UU.); A. A. Stark (Centro de Astrofísica Harvard-Smithsonian, Cambridge, Massachusetts, EE.UU.); M. L. Strandet (Instituto Max-Planck de Radioastronomía, Bonn, Alemania); y A. L. Strom (Observatorios de las Instituciones Carnegie para la Ciencia, Pasadena, California, EE.UU.).

El equipo de Oteo está formado por: I. Oteo (Instituto de Astronomía, Universidad de Edimburgo, Real Observatorio, Edimburgo, Reino Unido; ESO, Garching, Alemania); R. J. Ivison (ESO, Garching, Alemania; Instituto de Astronomía, Universidad de Edimburgo, Real Observatorio, Edimburgo, Reino Unido); L. Dunne (Instituto de Astronomía, Universidad de Edimburgo, Real Observatorio, Edimburgo, Reino Unido; Universidad de Cardiff, Cardiff, Reino Unido); A. Manilla-Robles (ESO, Garching, Alemania; Universidad de Canterbury, Christchurch, Nueva Zelanda); S. Maddox (Instituto de Astronomía, Universidad de Edimburgo, Real Observatorio, Edimburgo, Reino Unido; Universidad de Cardiff, Cardiff, Reino Unido); A. J. R. Lewis (Instituto de Astronomía, Universidad de Edimburgo, Real Observatorio, Edimburgo, Reino Unido); G. de Zotti (INAF-Observatorio Astronómico de Padua, Padua, Italia); M. Bremer (Universidad de Bristol, Tyndall Avenue, Bristol, Reino Unido); D. L. Clements (Imperial College, Londres, Reino Unido); A. Cooray (Universidad de California, Irvine, California, EE.UU.); H. Dannerbauer (Instituto de Astrofísica de Canarias, La Laguna, Tenerife, España; Universidad de La Laguna, Dpto. Astrofísica, La Laguna, Tenerife, España); S. Eales (Universidad de Cardiff, Cardiff, Reino Unido); J. Greenslade (Imperial College, Londres, Reino Unido); A. Omont (CNRS, Instituto de Astrofísica de París, París, Francia; UPMC Univ. París 06, París, Francia); I. Perez–Fournón (Universidad de California, Irvine, California, EE.UU.; Instituto de Astrofísica de Canarias, La Laguna, Tenerife, España); D. Riechers (Universidad de Cornell, Edificio de Ciencias Espaciales, Ithaca, Nueva York, EE.UU.); D. Scott (Universidad de British Columbia, Vancouver, Canadá); P. van der Werf (Observatorio de Leiden, Universidad de Leiden, Leiden, Países Bajos); A. Weiß (Instituto Max-Planck de Radioastronomía, Bonn, Alemania) y Z-Y. Zhang (Instituto de Astronomía, Universidad de Edimburgo, Real Observatorio, Edimburgo, Reino Unido; ESO, Garching, Alemania).

ESO es la principal organización astronómica intergubernamental de Europa y el observatorio astronómico más productivo del mundo. Cuenta con el respaldo de quince países: Alemania, Austria, Bélgica, Dinamarca, España, Finlandia, Francia, Italia, Países Bajos, Polonia, Portugal, el Reino Unido, República Checa, Suecia y Suiza, junto con Chile, país anfitrión, y Australia como aliado estratégico. ESO desarrolla un ambicioso programa centrado en el diseño, construcción y operación de poderosas instalaciones de observación terrestres que permiten a los astrónomos hacer importantes descubrimientos científicos. ESO también desarrolla un importante papel al promover y organizar la cooperación en investigación astronómica. ESO opera en Chile tres instalaciones de observación únicas en el mundo: La Silla, Paranal y Chajnantor. En Paranal, ESO opera el Very Large Telescope junto con su interferómetro VLTI (Very Large Telescope Interferometer), el más avanzado del mundo, así como dos telescopios de rastreo: VISTA (siglas en inglés de Telescopio de Rastreo Óptico e Infrarrojo para Astronomía), que trabaja en el infrarrojo, y el VST (VLT Survey Telescope, Telescopio de Rastreo del VLT), que rastrea en luz visible. ESO también es socio de dos instalaciones en Chajnantor, APEX y ALMA, actualmente el mayor proyecto astronómico en funcionamiento del mundo. Finalmente, en Cerro Armazones, cerca de Paranal, ESO está construyendo el ELT (Extremely Large Telescope), de 39 metros, que llegará a ser “el ojo más grande del mundo para mirar el cielo”.

Las traducciones de las notas de prensa de ESO las llevan a cabo miembros de la Red de Divulgación de la Ciencia de ESO (ESON por sus siglas en inglés), que incluye a expertos en divulgación y comunicadores científicos de todos los países miembros de ESO y de otras naciones.

El
nodo español de la red ESON está representado por J. Miguel Mas Hesse y Natalia Ruiz Zelmanovitch.

Enlaces

Contactos

José Miguel Mas Hesse
Centro de Astrobiología (INTA-CSIC)
Madrid, España
Tlf.: (+34) 91 813 11 96
Correo electrónico: mm@cab.inta-csic.es

Axel Weiss
Max-Planck-Institut für Radioastronomie
Bonn, Germany
Tlf.: +49 228 525 273
Correo electrónico: aweiss@mpifr-bonn.mpg.de

Carlos de Breuck
ESO
Garching, Germany
Tlf.: +49 89 3200 6613
Correo electrónico: cdebreuc@eso.org

Richard Hook
ESO Public Information Officer
Garching bei München, Germany
Tlf.: +49 89 3200 6655
Móvil: +49 151 1537 3591
Correo electrónico: rhook@eso.org

Connect with ESO on social media

Esta es una traducción de la nota de prensa de ESO eso1812.

Acerca de la nota de prensa

Nota de prensa No.:eso1812es
Nombre:SPT2349-56
Tipo:Early Universe : Cosmology : Morphology : Large-Scale Structure
Facility:Atacama Large Millimeter/submillimeter Array, Atacama Pathfinder Experiment
Instruments:LABOCA
Science data:2018Natur.556..469M
2018ApJ...856...72O

Imágenes

Ilustración de una megafusión de galaxias antiguas
Ilustración de una megafusión de galaxias antiguas
Imágenes de un protocúmulo de galaxias obtenidas con SPT, APEX y ALMA
Imágenes de un protocúmulo de galaxias obtenidas con SPT, APEX y ALMA

Videos

ESOcast 157 Light: Aglomeración de galaxias antiguas (4K UHD)
ESOcast 157 Light: Aglomeración de galaxias antiguas (4K UHD)
Ilustración de una megafusión de galaxias antiguas
Ilustración de una megafusión de galaxias antiguas

Ver también