Galaxias tapadas por el polvo se divisan en el universo temprano
Cuando los astrónomos miran profundamente en el cielo nocturno, observan cómo era el Universo hace mucho tiempo.
Emisiones inesperadas provenientes de regiones aparentemente vacías en el espacio llegaron en realidad de dos galaxias no descubiertas hasta ahora muy oscurecidas por el polvo cósmico.
Este descubrimiento del astrónomo japonés Yoshinobu Fudamoto del NAOJ (National Astronomical Observatory of Japan) con el telescopio ALMA sugiere que muchas de estas galaxias aún podrían estar ocultas en el Universo temprano, muchas más de las que esperaban los investigadores.
Cuando los astrónomos miran profundamente en el cielo nocturno, observan cómo era el Universo hace mucho tiempo. Debido a que la velocidad de la luz es finita, el estudio de las galaxias observables más distantes nos permite vislumbrar miles de millones de años en el pasado, cuando el Universo era muy joven y las galaxias recién comenzaban a formar estrellas.
El estudio de este «Universo temprano» es una de las últimas fronteras de la astronomía y es esencial para construir modelos astrofísicos precisos y consistentes. Un objetivo clave de los científicos es identificar todas las galaxias en los primeros mil millones de años de la historia cósmica y medir la velocidad a la que las galaxias crecían formando nuevas estrellas.
Se han realizado varios esfuerzos durante las últimas décadas para observar galaxias distantes, que se caracterizan por emisiones electromagnéticas que se desplazan fuertemente hacia el rojo (desplazadas hacia longitudes de onda más largas) antes de llegar a la Tierra. Hasta ahora, nuestro conocimiento de las primeras galaxias se ha basado principalmente en observaciones con el Telescopio Espacial Hubble (HST) y grandes telescopios terrestres, que sondean su emisión ultravioleta (UV).
Sin embargo, recientemente, los astrónomos han comenzado a utilizar la capacidad única del telescopio Atacama Large Millimeter / submillimeter Array (ALMA) para estudiar galaxias distantes en longitudes de onda submilimétricas. Esto podría ser particularmente útil para estudiar galaxias polvorientas no detectadas en los levantamientos del HST debido a la emisión de rayos ultravioleta que absorbe el polvo. Dado que ALMA observa en longitudes de onda submilimétricas, puede detectar estas galaxias observando las emisiones de polvo.
En un gran programa en curso llamado REBELS (Reionization-Era Bright Emission Line Survey), los astrónomos están usando ALMA para observar las emisiones de 40 galaxias objetivo en el amanecer cósmico. Usando este conjunto de datos, han descubierto recientemente que las regiones alrededor de algunas de estas galaxias contienen más de lo que parece.
Mientras analizaba los datos observados para dos galaxias REBELS, el Yoshinobu Fudamoto notó una fuerte emisión de polvo y carbono ionizado individualmente en posiciones sustancialmente compensado de los objetivos iniciales. Para su sorpresa, incluso los equipos altamente sensibles como el Hubble no pudieron detectar ninguna emisión de rayos ultravioleta en estos lugares. Para comprender estas misteriosas señales, Fudamoto y sus colegas investigaron el asunto más a fondo.
En su último artículo publicado en Nature, presentaron un análisis exhaustivo, revelando que estas emisiones inesperadas provenían de dos galaxias previamente desconocidas ubicadas cerca de los dos objetivos REBELS originales. Estas galaxias no son visibles en las longitudes de onda UV o visibles, ya que están casi completamente oscurecidas por el polvo cósmico. Uno de ellos representa la galaxia oscurecida por el polvo más distante descubierta hasta ahora.
Lo más sorprendente de este hallazgo fortuito es que las galaxias recién descubiertas, que se formaron hace más de 13.000 millones de años, no son extrañas en absoluto en comparación con las galaxias típicas de la misma época.
«Estas nuevas galaxias se perdieron no porque sean extremadamente raras, sino solo porque están completamente oscurecidas por el polvo», explica Fudamoto en un comunicado. Sin embargo, es poco común encontrar galaxias tan «polvorientas» en el período temprano del Universo (menos de mil millones de años después del Big Bang), lo que sugiere que el censo actual de formación de galaxias tempranas es muy probablemente incompleto y requeriría profundizar , encuestas a ciegas. «Es posible que nos hayamos perdido hasta una de cada cinco galaxias en el Universo temprano hasta ahora», agrega Fudamoto.
Los investigadores esperan que la capacidad sin precedentes del Telescopio Espacial James Webb (JWST) y su fuerte sinergia con ALMA conduzcan a avances significativos en este campo en los próximos años. «Completar nuestro censo de las primeras galaxias con las galaxias oscurecidas por el polvo que faltan actualmente, como las que encontramos esta vez, será uno de los principales objetivos de los estudios de JWST y ALMA en el futuro cercano», afirma Pascal Oesch de la Universidad de Ginebra.
