Contrastando con los modelos, se habrían formado galaxias masivas en el universo joven - principal


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Nuevos hallazgos no concuerdan con los modelos. Algunas de las galaxias más masivas del universo se pueden haber formado miles de millones de años antes de lo que predice el modelo científico actual

Lo afirma una nueva y sorprendente investigación liderada por investigadores de la Universidad Tufts. Ests hallazgos aparecen on-line en la revista Astrophysical Journal del 24 de noviembre y aparecerán en la edición impresa el 10 de diciembre de 2010.

“Hemos encontrado una cantidad relativamente grande de galaxias muy masivas y luminosas que existían hace unos 12.000 millones de años, cuando el universo aún era muy joven, de aproximadamente 1.500 millones de años de edad. Estos resultados parecen entrar en conflicto con las últimas predicciones de los modelos de formación y evolución galáctica”, dice el astrofísico de Tufts Danilo Marchesini, autor principal del artículo y profesor ayudante de física y astronomía en la Escuela de Artes y Ciencias de Tufts. “Con la comprensión actual de los procesos físicos responsables de la formación de unas galaxias tan masivas se dificulta reproducir estas observaciones”.

Colaboraron con Marchesini investigadores de la Universidad de Yale, los Observatorios Carnegie, la Universidad de Leiden, la Universidad de Princeton, la Universidad de Kansas y la Universidad de California en Santa Cruz.

Las galaxias recientemente identificadas resultaron cinco a diez veces más masivas que nuestra Vía Láctea. Estaban dentro de una muestra estudiada con un desplazamiento al rojo de 3 <= z < 4, cuando el universo tenía entre 1.500 y 2.000 millones de años de edad.

El desplazamiento o corrimiento al rojo se refiere al fenómeno que estira una onda de luz y la lleva hacia longitudes de onda más largas (hacia el extremo rojo del espectro) cuando el objeto en emisión se está alejando del observador (efecto Doppler).

Se trata de una situación similar a cuando el tono de una sirena se hace más grave al estar en movimiento e ir alejándose. El desplazamiento al rojo de las galaxias distantes se debe a la expansión del universo. Cuanto mayor es el desplazamiento al rojo, más alejada está la galaxia, o más atrás en el tiempo estamos observando. Cuanto más es el desplazamiento al rojo, más joven era la parte del universo alrededor de la galaxia que estamos observando.

Complementando los datos existentes con profundas imágenes obtenidas a través de un nuevo sistema de cinco filtros infrarrojos ajustados especialmente, los investigadores pudieron lograr una vista más completa de la población galáctica en esta etapa inicial, y caracterizar con mayor precisión las galaxias en la muestra.

Galaxias masivas ferozmente activas

Los investigadores hicieron otro sorprendente descubrimiento: más del 80% de esas galaxias masivas presenta luminosidades infrarrojas muy altas, lo que indica que estas galaxias son extremadamente activas y muy probablemente en una fase de intenso crecimiento. Las galaxias masivas en el universo local son, en cambio, más tranquilas y en ellas no se forman estrellas.

Los investigadores señalan que hay dos causas probables para una luminosidad así: se pueden estar formándo nuevas estrellas en estallidos rodeados de polvo a un ritmo de unas pocas miles de masas solares por año. Esto resultaría decenas a centenas de veces mayor al ritmo estimado por el modelo de distribución de energía espectral (SED). Alternativamente, la elevada luminosidad infrarroja se podría deber a núcleos galácticos activos (AGN) muy oscurecidos que acretan materia con ferocidad hacia agujeros negros supermasivos de crecimiento rápido, en los centros de las galaxias.

Podría haber una explicación que, al menos parcialmente, reconciliaría las observaciones con las densidades predichas por el modelo. Los desplazamientos al rojo de estas galaxias masivas, y por tanto sus distancias, fueron determinados con el modelo SED, y no se han confirmado por medios espectroscópicos. Las mediciones de desplazamiento al rojo del modelo SED son inherentemente menos precisas que las de espectroscopía. Estas “incertidumbres del sistema” en la determinación de las distancias a las galaxias aún podría permitir una concordancia aproximada entre las observaciones y las predicciones del modelo.

Si se asume que la mitad de las galaxias masivas están alho más cerca, a un desplazamiento al rojo de z = 2,6, cuando el universo era un poco más viejo (2.500 millones de años de antigüedad) y con mucho polvo (y el polvo absorbiendo gran parte de la luz emitida en longitudes de onda ópticas y ultravioletas), entonces la discrepancia entre las observaciones y las predicciones del modelo se hace significativo marginalmente.

Sin embargo, el descubrimiento de la existencia de unas galaxias tan masivas, viejas y polvorientas a un desplazamiento al rojo de z = 2,6 sería, en sí mismom un notable descubrimiento. No se había observado antes una población de galaxias así.

“De cualquier manera, está claro que nuestra comprensión de cómo se formaron las galaxias masivas aún está lejos de ser satisfactoria”, comenta Marchesini.

“La existencia de estas galaxias tan temprano en la historia del universo, así como sus propiedades, puede proporcionar pistas muy importantes sobre cómo se formaron y evolucionaron las galaxias poco después del Big Bang”, agregó.

La National Science Foundation proporcionó apoyo para la investigación.

Referencia de publicación: “The Most Massive Galaxies at 3.0<=Z<4.0 in the NEWFIRM Medium-Band Survey: Properties and Improved Constraints on the Stellar Mass Function,” Astrophysical Journal, Dec. 10, 2010, Vol 725, Issue 1, Danilo Marchesini, Katherine E. Whitaker, Gabriel Brammer, Pieter G. van Dokkum, Ivo Labbe, Adam Muzzin, Ryan F. Quadri, Mariska Kriek, Kyoung-Soo Lee, Gregory Rudnick, Marijn Franx, Garth D. Illingworth and David Wake.

Fuente: Universidad Tufts. Aportado por Eduardo J. Carletti


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