Gracias al Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), un equipo de astrónomos descubrió un joven nido de galaxias monstruosas situado a 11.500 millones de años luz de nosotros. Las jóvenes galaxias parecen encontrarse justo en la intersección de filamentos gigantes que forman una red de materia oscura. Estos hallazgos son importantes para comprender cómo las galaxias se forman y evolucionan hasta convertirse en enormes galaxias elípticas. (Una imagen de las galaxias monstruosas y de la proto-Gran Muralla. Se cree que las galaxias monstruosas nacen sobre todo en el centro de estructuras en red formadas por jóvenes galaxias. Crédito: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO))
Actualmente nos encontramos en un período relativamente tranquilo de la historia del Universo. Hace 10.000 millones de años, mucho antes de que se formaran el Sol y la Tierra, había zonas del Universo habitadas por galaxias monstruosas que forjaban estrellas a un ritmo cientos de miles de veces superior al que se observa hoy en la Vía Láctea. Aunque ya no quedan galaxias monstruosas en el Universo moderno, los astrónomos creen que estas jóvenes galaxias maduraron hasta formar las galaxias elípticas gigantes que se observan actualmente.
Según las teorías actuales, estas galaxias monstruosas se forman en ambientes especiales donde se concentra la materia oscura, pero hasta ahora había sido difícil determinar la posición de galaxias incubadoras de estrellas activas con la precisión necesaria para poner a prueba esta teoría. Parte del problema se debe a que las galaxias monstruosas incubadoras de estrellas suelen estar rodeadas de polvo, lo cual dificulta su observación a la luz visible. Por más intensas que fueran las radiaciones submilimétricas emitidas por las galaxias polvorientas, los radiotelescopios hasta ahora carecían de la resolución necesaria para analizarlas individualmente.
En su búsqueda de galaxias monstruosas, el equipo de investigación encabezado por Hideki Umehata (investigador de posdoctorado de la Sociedad Japonesa para el Fomento de la Ciencia en pasantía en el Observatorio Europeo Austral, en Alemania), Yoichi Tamura (profesor asistente de la Universidad de Tokio) y Kotaro Kohno (profesor de la Universidad de Tokio) usaron ALMA para realizar prolongadas observaciones de una pequeña porción del cielo conocida como SSA22, en la constelación de Acuario (el portador de agua).
Anillos de moléculas
Antes de observar con ALMA, el equipo buscó galaxias jóvenes en SSA22 con ASTE, un telescopio submilimétrico de 10 metros operado por el Observatorio Astronómico Nacional de Japón (NAOJ, en su sigla en inglés). Aunque no disponían de la sensibilidad y la resolución necesarias para tener certeza, en las imágenes obtenidas con ASTE pudieron ver indicios de un cúmulo de galaxias monstruosas. Con una sensibilidad 10 veces superior y una resolución 60 veces mejor, ALMA permitió a los astrónomos determinar con precisión la ubicación de nueve galaxias monstruosas en SSA22.
El equipo comparó las ubicaciones de estas galaxias con la de un cúmulo de jóvenes galaxias situado a 11.500 millones de años luz de la Tierra, en SSA22, que se había estudiado en la luz visible con el telescopio Subaru, operado por NAOJ. La forma del cúmulo observado con Subaru es un indicio de la presencia de una red tridimensional gigante de materia oscura invisible. Se cree que esta estructura en filamentos a su vez genera superestructuras en el Universo, tales como la Gran Muralla cósmica, una colosal estructura en filamentos de más de 500 millones de años luz de extensión. La estructura en filamentos presente en SSA22 podría llamarse una proto-Gran Muralla.
El equipo descubrió que las jóvenes galaxias monstruosas parecían encontrarse justo en la intersección de los filamentos de materia oscura. Este hallazgo avala el modelo según el cual las galaxias monstruosas se forman en áreas donde hay grandes concentraciones de materia oscura. Y como las grandes galaxias elípticas actuales no son más que galaxias monstruosas que se han distendido con el tiempo, también se cree que nacieron en las intersecciones de estas grandes estructuras.
Anillos de moléculas
Fig. 2. Una imagen de las galaxias monstruosas y de la proto-Gran Muralla. Se cree que las galaxias monstruosas nacen sobre todo en el centro de estructuras en red formadas por jóvenes galaxias. Crédito: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO) | Descargar imagen
Estos hallazgos constituyen un paso importante para comprender a cabalidad la relación entre la distribución de la materia oscura y las galaxias monstruosas. El equipo continuará su ambiciosa búsqueda de galaxias monstruosas para ir aún más lejos en la historia temprana del Universo con miras a estudiar la evolución de la superestructura.
Los hallazgos de este estudio se publicaron en un artículo de Umehata et al. titulado “ALMA Deep Field in SSA22: A concentration of dusty starbursts in a z=3.09 protocluster core” ('Observación del Campo Profundo con ALMA en SSA22: una concentración de brotes de formación estelar polvorientos en un núcleo de protocúmulo z=3,09') en la revista Astrophysical Journal Letters el 4 de diciembre de 2015.
