Vivero cósmico y cementerio estelar en la galaxia más remota jamás observada

La imagen de ALMA de la galaxia MACS0416_Y1 ubicada a 13.2 millones de años luz de distancia, albergando la nebulosa oscura más lejana de la historia. Crédito: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), Y. Tamura et al.

Un equipo internacional de astrónomos, encabezado por Yoichi Tamura, de la Universidad de Nagoya, ha logrado captar imágenes de alta resolución de una antigua galaxia que existía apenas 600 millones de años después del Big Bang.

Estas imágenes de radio, obtenidas con el telescopio ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array, en Chile), han arrojado luz sobre estructuras nunca antes vistas, formadas por la interacción de nebulosas oscuras y de emisión.

Las observaciones pintan un tapiz cautivador en el que estas nebulosas se fusionan para formar una cavidad gigantesca que recuerda a una «superburbuja», en las palabras de presentación del descubrimiento por parte de ALMA. Se cree que esta superburbuja se formó por el nacimiento de estrellas vibrantes y las subsiguientes ondas de choque creadas por las explosiones de supernovas.

Estas revelaciones son fundamentales para comprender los procesos asociados a la formación de las galaxias y los ciclos de nacimiento y muerte estelar.

El equipo comenzó su exploración pionera de galaxias ultradistantes con ALMA en 2012 y logró un gran avance en 2016 al detectar ondas de radio de oxígeno en una galaxia situada a una distancia récord. Siguieron superando los límites e identificaron la galaxia más distante jamás conocida al detectar ondas de radio emitidas por oxígeno a 13.280 millones de años luz en 2018.

En 2019, los investigadores perfeccionaron sus descubrimientos al detectar ondas de radio emitidas tanto por oxígeno como por polvo en otra galaxia llamada MACS0416_Y1, ubicada a 13.200 millones de años luz.

La detección de polvo en el universo temprano, donde el ciclo de reencarnación de las estrellas aún no se había repetido ampliamente, fue un hallazgo destacable en nuestra comprensión del cosmos.

Uno de los descubrimientos más notables de estas observaciones es la presencia de nebulosas oscuras en el universo primitivo. Estas nubes de polvo frío y gas son densas y ocultan la luz de las estrellas, para las cuales también sirven de crisol donde nacer.

Las intrincadas observaciones del equipo revelan el ciclo vital dentro de las nebulosas oscuras: las estrellas nacen, viven y mueren, dando lugar a otras nuevas. En su esfuerzo más reciente, el equipo de investigación logró imágenes de alta resolución sin precedentes de MACS0416_Y1.

Una cavidad colosal en el centro de la galaxia

Al configurar las antenas de ALMA como un objetivo zoom y emplear una exposición de 28 horas de duración, los expertos fueron capaces de discernir los orígenes de las ondas de radio emitidas por el polvo y el oxígeno, lo que muestra cómo las nebulosas de emisión y las nebulosas oscuras están estrechamente entrelazadas, cada una creándose su propio espacio.

Esta especie de danza es indicativa de un proceso en el que las nuevas estrellas nacidas dentro de las nebulosas oscuras ionizan el gas circundante.

El equipo también pudo analizar el movimiento del gas en el interior de las nebulosas, descubriendo que se encuentra en un estado turbulento, con velocidades que alcanzan los 200 000 kilómetros por hora.

«En condiciones tan revoltosas, se sugiere que las estrellas pueden formarse como cúmulos masivos«, señala el profesor Tamura. Además, añade que estos cúmulos estelares son característicos de las galaxias del universo primitivo.

Takuya Hashimoto, de la Universidad de Tsukuba, elogia el rendimiento de ALMA: “Equivale a capturar la luz extremadamente débil emitida por dos luciérnagas situadas a tres centímetros de distancia en la cima del Monte Fuji visto desde Tokio, y ser capaz de distinguir entre esas dos luciérnagas”.

“La importancia de este estudio radica en sacar a la luz el máximo rendimiento de ALMA, lo que permitirá comprender la formación de las primeras galaxias, la vida y muerte de las estrellas y el ecociclo de la materia en el universo”, concluye el astrónomo.

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