Observatorio ALMA descubre monstruosas galaxias envueltas en una enorme red de materia oscura

Se observa a las jóvenes galaxias ubicadas justo en los cruces de filamentos gigantes de una red de materia oscura. Estos hallazgos son importantes comprender cómo se forman las galaxias monstruosas como estas, y cómo evolucionan para volverse enormes galaxias elípticas

Estamos viviendo en un período relativamente tranquilo en la historia del universo. Hace diez mil millones de años, mucho antes de que se formaron el Sol y la Tierra, algunas áreas del Universo estaban habitadas por galaxias monstruosos con ritmos de formación estelar cientos o miles de veces más de lo que observamos hoy en la galaxia de la Vía Láctea. No quedan galaxias monstruosas en el Universo moderno, pero los astrónomos creen que estos jóvenes galaxias maduraron para convertirse en las galaxias elípticas gigantes que se ven en el universo moderno.

Los astrónomos que usan el Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array (ALMA) descubrieron una cuna de monstruosas galaxias bebé a 11.500 millones de años-luz de distancia. Los jóvenes galaxias parecen residir en los cruces de filamentos gigantes en una red de materia oscura. Estos hallazgos son importantes para la comprensión de cómo se forman galaxias así de monstruosas, y cómo evolucionan para convertirse en enormes galaxias elípticas.

Las teorías actuales de formación de galaxias predicen que estas galaxias monstruosas se forman en entornos especiales donde se concentra la materia oscura. Pero hasta ahora ha sido difícil determinar con suficiente precisión las posiciones de galaxias con formación activa de estrellas para probar esta predicción en la realidad. Parte del problema es que las monstruosas galaxias con formación estelar activa a menudo están oscurecidas por el polvo, lo que las hace difíciles de observar en luz visible. Las galaxias repletas de polvo emiten fuertes ondas de radio con longitudes de onda submilimétricas, pero los radiotelescopios típicamente no han tenido la resolución necesaria para ubicar galaxias individuales.

Para buscar galaxias monstruosas, el equipo de investigación dirigido por Hideki Umehata (un becario postdoctoral de la Sociedad Japonesa para la Promoción de la Ciencia ubicada en el Observatorio Europeo del Sur, Alemania), Yoichi Tamura (profesor asistente en la Universidad de Tokio), y Kotaro Kohno (profesor de la Universidad de Tokio) utilizado la instalación ALMA para hacer extensas observaciones de una pequeña parte del cielo llamada SSA22 en la constelación de Acuario (el Portador de Agua).

Antes de sus observaciones con ALMA, el equipo buscó galaxias bebé en SSA22 con ASTE, un telescopio submilimétrico de 10 metros operado por NAOJ. Si bien la sensibilidad y la resolución no fueron suficientes para estar seguros, en las imágenes de ASTE pudieron ver indicios de que podría haber un cúmulo de galaxias monstruosas. Con diez veces mejor sensibilidad y 60 veces mejor resolución, ALMA permitió a los astrónomos determinar la ubicación de las nueve galaxias monstruosas en SSA22.

 

 

El equipo comparó las posiciones de estas galaxias con la ubicación de un cúmulo de galaxias jóvenes a 11.500 millones de años-luz de la Tierra en SSA22 que habían sido estudiadas en luz visible por el Telescopio Subaru, operado por el Observatorio Astronómico Nacional de Japón (NAOJ). La forma del cúmulo observado por el Telescopio Subaru indica la presencia de una enorme red en 3D de materia oscura invisible. Se cree que esta estructura filamentosa de materia oscura es un progenitor de estructuras a gran escala del Universo. Uno de los ejemplos más conocidos de una estructura a gran escala en el Universo moderno es la Gran Muralla cósmica, una gigantesca estructura filamentosa que abarca más de 500 millones de años luz. La estructura filamentosa en SSA22 podría llamarse una proto-gran muralla.

El equipo encontró que las jóvenes galaxias monstruosas parecían estar situadas justo en la intersección de los filamentos de materia oscura. Este hallazgo apoya el modelo que las galaxias monstruosas se forman en las zonas donde se concentra la materia oscura. Y puesto que las grandes galaxias elípticas modernas son simplemente galaxias monstruosas que han madurado con la edad, ellas también deben tener su origen en nexos de la estructura a gran escala.


A la izquierda, arriba, en la imagen de ALMA tomada con ASTE en longitudes de onda submilimétricas parece que hay una galaxia monstruosa brillante. En el centro hay una imagen tomada en las mismas longitudes de onda submilimétricas, pero esta vez utilizando la nueva instalación del radiotelescopio ALMA. Con 60 veces mejor resolución y 10 veces mejor sensibilidad, podemos ver que en realidad hay 3 galaxias monstruosas muy juntas. A la derecha está la misma región fotografiada en luz visible tomada por el telescopio Subaru. Podemos ver que no todas las galaxias monstruosas aparecen en esta imagen, o al menos que algunos de ellas deben ser muy débiles. (ESO/NAOJ/NRAO), NAOJ, H. Umehata (Universidad de Tokio)

Este resultado es un paso muy importante para una cabal comprensión de la relación entre la distribución de la materia oscura y las galaxias monstruosas. El equipo continuará su extensa búsqueda de galaxias monstruosas observando hacia atrás, incluso más lejos en la historia temprana del Universo, para estudiar la evolución de la estructura a gran escala.

Crédito de la imagen: monstruosas galaxias que se piensa que nacen preferentemente en los centros de las estructuras en forma de red formadas por galaxias jóvenes. ALMA (ESO / NAOJ / NRAO)

Fuente: Daily Galaxy. Aportado por Eduardo J. Carletti

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