Al analizar los datos obtenidos con el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), un grupo de investigadores encontró una galaxia en espiral, formada tan sólo 1.400 millones de años después del Big Bang. Esta es la galaxia más antigua de su tipo jamás observada. Además, el descubrimiento de una galaxia con estructura en espiral en una etapa tan temprana entrega una pista esencial para resolver una pregunta clásica de la astronomía: “¿Cómo y cuándo se formaron las galaxias espirales?”
“Estaba emocionado porque nunca había visto una evidencia tan clara de un disco giratorio, una estructura en espiral y una estructura de masa centralizada en una galaxia distante en ninguna publicación anterior”, afirma Takafumi Tsukui, estudiante de posgrado en la Universidad Sokendai de Japón y autor principal de la investigación publicada en la revista Science. “La calidad de los datos de ALMA fue tan buena que me permitió ver detalles como si se tratara de una galaxia cercana”.
La Vía Láctea, donde vivimos, es una galaxia espiral. Las galaxias espirales son objetos fundamentales en el Universo y representan hasta el 70% del número total de galaxias. Sin embargo, estudios han demostrado que la proporción de galaxias espirales disminuye rápidamente a medida que miramos hacia atrás en la historia del Universo. Entonces, ¿cuándo se formaron este tipo de galaxias?
La formación tan temprana de esta galaxia en espiral, en sólo 1.400 millones de años desde el Big Bang, pudo deberse a su interacción con otra galaxia más pequeña
Tsukui y su supervisor Satoru Iguchi, profesor de Sokendai y del Observatorio Astronómico Nacional de Japón (NAOJ), notaron una galaxia llamada BRI 1335-0417 en el Archivo Científico de ALMA. La galaxia existió hace 12.400 millones de años y contenía una gran cantidad de polvo, lo que oscurecía la luz de las estrellas, y dificultaba el estudio en detalle de esta galaxia con luz visible. Por otro lado, ALMA puede detectar emisiones de radio de iones de carbono en la galaxia, lo que permite a los astrónomos investigar lo que está sucediendo al interior de la galaxia.
Los investigadores encontraron una estructura en espiral que se extiende unos 15.000 años luz desde el centro de la galaxia, lo que equivale a un tercio del tamaño de la Vía Láctea. La masa total estimada de estrellas y materia interestelar en BRI 1335-0417 es aproximadamente idéntica a la de la Vía Láctea.
“Como BRI 1335-0417 es un objeto muy distante, es posible que no podamos ver el verdadero borde de la galaxia en esta observación”, comenta Tsukui. “Para una galaxia que existió en el Universo temprano, BRI 1335-0417 era gigante”.
Entonces la pregunta es, ¿cómo se formó esta estructura en espiral distinta en sólo 1.400 millones de años desde el Big Bang? Los investigadores consideraron múltiples causas posibles y sugirieron que podría deberse a una interacción con una pequeña galaxia. BRI 1335-0417 está formando estrellas de forma activa, y los investigadores encontraron que el gas en la parte exterior de la galaxia es gravitacionalmente inestable, lo que favorece la formación de estrellas. Es probable que esta situación ocurra cuando se suministra una gran cantidad de gas desde el exterior, posiblemente debido a colisiones con galaxias más pequeñas.
El destino de BRI 1335-0417 también está envuelto en misterio. Se cree que las galaxias que contienen grandes cantidades de polvo y producen activamente estrellas en el Universo antiguo son los antepasados de las galaxias elípticas gigantes del universo actual. En ese caso, BRI 1335-0417 cambiaría en el futuro su forma de una galaxia de disco a una elíptica. O, contrariamente a la visión convencional, la galaxia puede seguir siendo una galaxia espiral durante mucho tiempo. Así, BRI 1335-0417 jugará un papel esencial en el estudio de la evolución de la forma de las galaxias a lo largo de la historia del universo.
“Nuestro Sistema Solar se aloja en uno de los brazos espirales de la Vía Láctea”, explica Iguchi. “Rastrear las raíces de la estructura en espiral nos proporcionará pistas sobre el entorno en el que nació el Sistema Solar. Espero que esta investigación avance aún más en nuestra comprensión de la historia de la formación de galaxias”.
Los resultados de esta investigación se presentan en “Morfología en espiral en una galaxia de disco de intensa formación estelar hace más de 12.000 millones de años” de T. Tsukui y S. Iguchi, publicado en línea por la revista Science el jueves 20 de mayo de 2021. El comunicado de prensa original fue publicado por el Observatorio Astronómico Nacional de Japón (NAOJ), socio de ALMA en nombre de Asia del Este.
Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA)
El Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), una instalación astronómica internacional, es una asociación entre el Observatorio Europeo Austral (ESO), la Fundación Nacional de Ciencia de EE. UU. (NSF) y los Institutos Nacionales de Ciencias Naturales de Japón (NINS) en cooperación con la República de Chile. ALMA es financiado por ESO en representación de sus estados miembros, por NSF en cooperación con el Consejo Nacional de Investigaciones de Canadá (NRC) y el Ministerio de Ciencia y Tecnología de Taiwán (MOST), y por NINS en cooperación con la Academia Sinica (AS) de Taiwán y el Instituto de Ciencias Astronómicas y Espaciales de Corea del Sur (KASI).
La construcción y las operaciones de ALMA son conducidas por ESO en nombre de sus estados miembros; por el Observatorio Radioastronómico Nacional (NRAO), gestionado por Associated Universities, Inc. (AUI), en representación de Norteamérica; y por el Observatorio Astronómico Nacional de Japón (NAOJ) en nombre de Asia del Este. El Joint ALMA Observatory (JAO) tiene a su cargo la dirección general y la gestión de la construcción, así como la puesta en marcha y las operaciones de ALMA.
