Un telescopio cósmico revela el funcionamiento interno de dos protogalaxias
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Usando un nuevo instrumento único y un poco de ayuda de la naturaleza, los investigadores de Swinburne han obtenido la primera vista profunda de las enormes nubes de gas que sirven como viveros galácticos.
Trabajando internacionalmente con investigadores de la Universidad Estatal de Carolina del Norte y el Observatorio WM Keck, los astrónomos han observado por primera vez el funcionamiento interno formativo de dos sistemas Damped Lyman-α (DLA). Las DLA son nubes de gas gigantes que formaron galaxias en el Universo primitivo, poco después del Big Bang.
«Los DLA son cruciales para comprender cómo se formaron las galaxias, pero siempre han sido extremadamente difíciles de observar», dice Jeff Cooke, profesor de la Universidad Tecnológica de Swinburne, uno de los autores del artículo publicado recientemente en Naturaleza.
«Usando las poderosas capacidades del Observatorio WM Keck, algunas alineaciones fortuitas de galaxias y la relatividad general de Einstein, podemos observar y estudiar estos objetos enormemente importantes de una manera completamente nueva, dándonos una idea de cómo las estrellas y los planetas que nos rodean. fueron formados.
Estos DLA no solo son extremadamente importantes; también son masivos, como muestra este estudio. Con diámetros superiores a 17,4 kiloparsecs, ahora tienen más de dos tercios del tamaño de la galaxia de la Vía Láctea. La luz tardaría más de 50.000 años en atravesar cada uno de ellos.
Desarrollar un telescopio cósmico
Después del Big Bang, los DLA sirvieron como viveros galácticos, alimentando la formación de galaxias compuestas de estrellas y gas. Pero observarlos ha sido difícil porque en su mayoría están hechos de hidrógeno, que no brilla ni centellea.
Los astrofísicos han usado tradicionalmente cuásares brillantes (agujeros negros supermasivos que emiten luz) como luces de fondo para buscar DLA. Aunque este método permite a los investigadores encontrar DLA, la luz de un quásar solo lanza un pequeño pincho a través de la nube masiva, como un pinchazo clavado en una hoja de papel.
Las galaxias de «fondo» pueden proporcionar luces de fondo muy grandes para la observación, ya que son 100 millones de veces más grandes que los cuásares en este fondo. Sin embargo, las galaxias suelen ser demasiado débiles para este propósito.
Trabajando con el profesor Cooke de Swinburne, el Dr. Rongmon Bordoloi de la Universidad Estatal de Carolina del Norte y John O’Meara, científico jefe del Observatorio WM Keck en Hawái, han encontrado una forma de solucionar el problema utilizando una galaxia con lentes gravitacionales y espectroscopia de campo integral.
Una imagen del telescopio espacial Hubble del sistema galáctico explorado en este trabajo. Proporcionado: Profesor Jeff Cooke.
“Las galaxias con lentes gravitacionales se refieren a galaxias que aparecen estiradas e iluminadas”, dice el Dr. Bordoloi. «La luz se dobla a medida que se dirige hacia nosotros, por lo que terminamos viendo una versión ampliada del objeto; es como usar un telescopio cósmico que aumenta la ampliación y nos brinda una mejor visualización».
La curvatura y el aumento de la luz de la galaxia se deben a la relatividad general.
Lecturas de espectro innovadoras
Las lecturas de espectro permiten a los astrofísicos «ver» elementos en el espacio profundo a partir de sus firmas atómicas que no son visibles en las imágenes. Esto ayuda a comprender la extensión del gas, su movimiento y la composición elemental de los DLA.
Normalmente, recopilar lecturas es un proceso largo y laborioso. Pero el equipo resolvió el problema realizando una espectroscopia de campo integral con Keck Cosmic Web Imager, que puede recopilar espectros de muchas partes de los DLA simultáneamente.
Esta innovación, combinada con la galaxia de fondo con lente gravitacional estirada e iluminada, permitió al equipo mapear el gas difuso en ambos DLA con alta fidelidad.
«Usando la última tecnología de Keck y un poco de suerte con la alineación de las galaxias con lentes gravitacionales, tenemos una mejor comprensión que nunca de cómo funciona nuestro universo», dice el profesor Cooke.
Swinburne es la única universidad australiana con acceso garantizado a los telescopios del Observatorio WM Keck, los telescopios ópticos/infrarrojos más grandes y productivos del mundo, a más de 9000 kilómetros de Melbourne.
La obra aparece en Naturaleza y fue apoyado por la Administración Nacional de Aeronáutica y del Espacio, la Fundación WM Keck, la Fundación Nacional de Ciencias y el Centro de Excelencia del Consejo de Investigación de Australia para Astrofísica del Cielo en 3 Dimensiones (ASTRO 3D).
