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Una vez más, las galaxias parecen sorprendentemente maduras poco después del comienzo del universo.

Una galaxia joven con el nombre pegadizo e improvisado A1689-zD1 tiene a los expertos en formación galáctica hablando. Observaciones recientes muestran que esta galaxia, tal como habría aparecido solo 700 millones de años después del Big Bang, es más grande de lo que se pensaba originalmente, con importantes salidas de gas caliente de su núcleo y un halo de gas frío que emana de su borde exterior. A1689-zD1 se considera representativa de las galaxias «normales» jóvenes (a diferencia de las galaxias «masivas»), y las nuevas observaciones sugieren que la adolescencia de las galaxias normales puede ser más exuberante de lo que sugieren los modelos anteriores.

A1689-zD1 fue observado por primera vez en 2007 por el Telescopio Espacial Hubble, y en ese momento era un competidor para la galaxia más distante jamás descubierta (un récord que se ha batido varias veces, más recientemente en abril de 2022). De hecho, es tan distante que la única razón por la que es posible obtener una vista tan buena de él es porque está convenientemente ubicado detrás de una galaxia mucho más cercana, cuya interacción gravitatoria con el espacio-tiempo crea un efecto de lente, magnificando el distante A1689-zD1 detrás. . El Telescopio Espacial Spitzer pudo observar la galaxia junto con el Hubble, pero las imágenes más claras de la galaxia se obtuvieron dentro del Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), que se especializa en longitudes de onda invisibles a simple vista y bien adaptadas a objetos extremadamente distantes. . .

Los datos de ALMA cuentan una historia enterrada en los detalles que Hubble y Spitzer no pudieron ver.

“La emisión de dióxido de carbono en A1689-zD1 es mucho más extensa de lo que se ha observado con el Telescopio Espacial Hubble”, explica Seiji Fujimoto, investigador postdoctoral del Instituto Niels Bohr, “y esto podría significar que las primeras galaxias no son tan Si, de hecho, las primeras galaxias son más grandes de lo que pensábamos anteriormente, tendría un gran impacto en la teoría de la formación y evolución de galaxias en el universo primitivo.

El Observatorio ALMA, ubicado en el Desierto de Atacama en Chile. Crédito: ESO/C. Pontoni (Wikimedia Commons)

Junto con la sorprendente circunferencia de A1689-zD1, también parece estar experimentando un nivel sorprendentemente alto de formación estelar en un halo de dióxido de carbono que rodea la galaxia, aunque este gas también podría ser una señal de que se está produciendo una fusión galáctica. durante las primeras etapas de la formación de galaxias. De cualquier manera, sugiere una fase temprana sorprendentemente dinámica de formación de galaxias.

Más cerca del núcleo de la galaxia, el equipo también observó signos de gas caliente e ionizado que típicamente representan eventos energéticos extremos, como explosiones de supernovas o chorros poderosos del disco de acreción de un agujero negro. Esta salida de gas caliente puede estar relacionada con el halo de gas frío más adelante e intrigó a los investigadores. Como mínimo, no esperaban verlo en una galaxia tan joven. «Hemos visto este tipo de emisión de halo de gas extendido de galaxias que se formaron más tarde en el Universo, pero verlo en una galaxia tan antigua significa que este tipo de comportamiento es universal incluso en galaxias más pequeñas, que formaron la mayoría de las estrellas a principios del siglo XX». universo «, dice Darach Watson, profesor asociado en el Instituto Niels Bohr. «Comprender cómo ocurrieron estos procesos en una galaxia tan joven es fundamental para comprender cómo ocurrió la formación de ‘estrellas en el Universo temprano’.

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A1689-zD1, una galaxia con formación estelar ubicada en el cúmulo de la constelación de Virgo, vista por ALMA. La lente gravitacional hace que la joven galaxia parezca nueve veces más brillante. Crédito: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/H. Akins (Grinnell College), B. Saxton (NRAO/AUI/NSF).

Por supuesto, no es probable que esta observación por sí sola reescriba los libros de texto todavía. Los investigadores continuarán observando el universo primitivo en busca de galaxias de edad similar, para determinar si A1689-zD1 es típico en tamaño y actividad, o un valor atípico.

El Telescopio Espacial James Webb, que al igual que ALMA es muy adecuado para observar galaxias jóvenes a esta distancia, pronto debería proporcionar una muestra más grande para estudiar. está listo para ir a vivir más tarde este verano – aunque también se basará en lentes gravitacionales fortuitas para encontrar y estudiar galaxias tempranas.

Puedes ver la nota de prensa completa aquíy lea la preimpresión en ArXiv.

Imagen destacada: Concepción artística del A1689-zD1. Extendiéndose mucho más allá del centro de la galaxia, que se muestra aquí en rosa, hay un abundante halo de dióxido de carbono frío. Para los científicos, esta característica inusual indica que la galaxia puede ser mucho más grande de lo que se creía y que las primeras etapas de la formación normal de galaxias pueden haber sido más activas y dinámicas de lo esperado. En la parte superior izquierda y en la parte inferior derecha hay salidas de gas ionizado caliente que empujan hacia afuera desde el centro de la galaxia, que se muestran aquí en rojo. Los científicos creen que es posible que estos flujos de salida tengan algo que ver, aunque aún no saben qué, con la presencia de dióxido de carbono frío en los confines de la galaxia. Crédito: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), B. Saxton (NRAO/AUI/NSF)