ALMA observa la galaxia más distante similar a la Vía Láctea

Utilizando el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), un equipo de astrónomos ha revelado la presencia de una galaxia extremadamente distante y, por lo tanto, muy joven, que es sorprendentemente similar a nuestra Vía Láctea.

La galaxia está tan lejos que su luz ha tardado más de 12 mil millones de años en llegar a nosotros: la vemos como era cuando el Universo tenía sólo 1.400 millones de años. También sorprende su falta de caos, contradiciendo las teorías que suponen que, en el Universo primitivo, todas las galaxias eran turbulentas e inestables. Este inesperado descubrimiento desafía nuestra comprensión de cómo se forman las galaxias, proporcionando nuevas perspectivas sobre el pasado de nuestro Universo.

“Este resultado representa un avance en el campo de la formación de galaxias, mostrando que las estructuras que observamos en galaxias espirales cercanas y en nuestra Vía Láctea ya estaban en su lugar hace 12 mil millones de años”, afirma Francesca Rizzo, estudiante de doctorado del Instituto Max Planck de Astrofísica en Alemania, quien dirigió la investigación publicada hoy en Nature. Aunque la galaxia estudiada, llamada SPT0418-47, no parece tener brazos espirales, tiene al menos dos características típicas de nuestra Vía Láctea: un disco giratorio y una protuberancia, el gran grupo de estrellas concentradas alrededor del centro galáctico. Es la primera vez que se ve una protuberancia en una etapa tan temprana de la historia del Universo, haciendo de SPT0418-47 la galaxia parecida a la Vía Láctea más distante observada hasta el momento.

“La gran sorpresa fue descubrir que esta galaxia es en realidad bastante similar a las galaxias cercanas, al contrario de lo que se esperaba por los modelos y observaciones anteriores, menos detalladas”, sugiere el coautor Filippo Fraternali, del Instituto Astronómico Kapteyn de la Universidad de Groningen, en los Países Bajos. En el Universo primitivo, las galaxias jóvenes todavía estaban en proceso de formación, por lo que los investigadores esperaban que fueran caóticas y carecieran de las estructuras típicas de galaxias más maduras como la Vía Láctea.

Estudiar galaxias distantes como SPT0418-47 es fundamental para nuestra comprensión de cómo se formaron y evolucionaron las galaxias. Esta galaxia está tan lejos que la vemos cuando el Universo tenía sólo el 10% de su edad actual, ya que su luz tardó 12 mil millones de años en llegar a la Tierra. Al estudiarla, estamos volviendo a una época en la que estas galaxias bebé estaban empezando a desarrollarse.

Debido a la gran distancia a la que se encuentran, es casi imposible observar con detalle estas galaxias, incluso con los telescopios más potentes, ya que las galaxias se ven pequeñas y débiles. El equipo superó este obstáculo al usar una galaxia cercana como una poderosa lupa, un efecto conocido como lente gravitacional, permitiendo a ALMA ver el pasado lejano con un detalle sin precedentes. En este efecto, el tirón gravitacional de la galaxia cercana distorsiona y curva la luz de la galaxia distante, haciendo que la veamos deformada y magnificada.

Gracias a su alineación casi exacta, la galaxia distante vista con lente gravitacional aparece como un anillo de luz casi perfecto alrededor de la galaxia cercana. El equipo de investigación reconstruyó la verdadera forma de la galaxia distante y el movimiento de su gas a partir de los datos de ALMA utilizando una nueva técnica de modelado computacional. “Cuando vi por primera vez la imagen reconstruida de SPT0418-47 no podía creerlo: se abría un cofre del tesoro”, afirma Rizzo.

“Lo que encontramos fue bastante desconcertante: a pesar de formar estrellas a un ritmo alto, y por lo tanto ser un lugar con procesos altamente energéticos, SPT0418-47 es el disco de galaxia mejor ordenado que jamás se haya observado en el Universo temprano”, declaró la coautora Simona Vegetti, también del Instituto Max Planck de Astrofísica. “Este resultado es bastante inesperado y tiene importantes implicaciones en la forma en que creemos que evolucionan las galaxias”. Los astrónomos señalan, sin embargo, que, aunque SPT0418-47 tiene un disco y otras características similares a las de las galaxias espirales que vemos hoy en día, esperan que evolucione a una galaxia muy diferente de la Vía Láctea y se una a la clase de galaxias elípticas, otro tipo de galaxias que, junto a las espirales, habitan el Universo actual.

Este inesperado descubrimiento sugiere que el Universo primitivo pudo no ser tan caótico como se creía y plantea muchas preguntas sobre cómo podría haberse formado una galaxia bien ordenada tan poco tiempo después del Big Bang. Este hallazgo de ALMA sigue al descubrimiento anterior anunciado en mayo de un disco masivo giratorio visto a una distancia similar. Gracias al efecto de la lente, SPT0418-47 se ve con más detalle y, además de un disco, tiene una protuberancia, por lo que se parece más a nuestra Vía Láctea actual que la galaxia estudiada anteriormente.

Futuros estudios, incluso con el Telescopio Extremadamente Grande de ESO, tratarán de descubrir cuán típicas son realmente estas galaxias de disco ‘bebés’ y si es común que sean menos caóticas de lo previsto, abriendo nuevas vías para que los astrónomos descubran cómo evolucionaron las galaxias.

Este trabajo de investigación se ha presentado en el artículo científico “A dynamically cold disk galaxy in the early Universe” que se publica en la revista Nature (doi: 10.1038/s41586-020-2572-6).

El equipo está formado por F. Rizzo (Instituto Max Planck de Astrofísica, Garching, Alemania [MPA]); S. Vegetti (MPA); D. Powell (MPA); F. Fraternali (Instituto de Astronomía Kapteyn, Universidad de Groningen, Países Bajos); J. P. McKean (Instituto de Astronomía Kapteyn y ASTRON, Instituto de Radioastronomía de Países Bajos); H. R. Stacey (MPA, Instituto de Astronomía Kapteyn y ASTRON, Instituto de Radioastronomía de Países Bajos) y S. D. M. White (MPA).

 

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