Las guarderías estelares de galaxias distantes

Nubes moleculares detectadas a una resolución sin precedentes de 90 años luz en la Serpiente Cósmica, ubicada a más de 8 mil millones de años luz de distancia, un progenitor típico de nuestra galaxia (izquierda). Observado a resoluciones 50,000 veces mejores, cada una de estas nubes se asemeja al gas muy atormentado de la nebulosa Carina ubicada a solo 7500 años luz de distancia, un verdadero vivero de estrellas emergentes (derecha). Crédito: © UNIGE, Dessauges et NASA, ESA.

Un equipo internacional encabezado por la UNIGE descubrió que las propiedades de las nubes moleculares y la cantidad de estrellas que producen son diferentes dependiendo de si están en galaxias distantes o cercanas.

Los cúmulos estelares se forman por la condensación de nubes moleculares, masas de gas frío y denso que se encuentran en cada galaxia. Las propiedades físicas de estas nubes en nuestra propia galaxia y las galaxias cercanas se conocen desde hace mucho tiempo. ¿Pero son idénticos en galaxias distantes que están a más de 8 mil millones de años luz de distancia? Por primera vez, un equipo internacional dirigido por la Universidad de Ginebra (UNIGE) ha podido detectar nubes moleculares en un progenitor de la Vía Láctea, gracias a la resolución espacial sin precedentes lograda en una galaxia tan distante. Estas observaciones, publicadas en Nature Astronomy, muestran que las nubes distantes tienen una mayor masa, densidad y turbulencia interna que las nubes alojadas en galaxias cercanas y que producen muchas más estrellas.

Las nubes moleculares consisten en gas de hidrógeno molecular denso y frío que gira alrededor a velocidades supersónicas, generando fluctuaciones de densidad que se condensan y forman estrellas. En galaxias cercanas, como la Vía Láctea, una nube molecular produce entre 10 + 3 y 10 + 6 estrellas. Sin embargo, en galaxias lejanas, ubicadas a más de 8 mil millones de años luz de distancia, los astrónomos han observado cúmulos de estrellas gigantes que contienen hasta 100 veces más estrellas. ¿Por qué hay tanta diferencia?

Observación excepcional hecha posible usando una lupa cósmica

Para responder a esta pregunta, los astrónomos pudieron utilizar un telescopio natural, el fenómeno de la lente gravitacional, en combinación con ALMA (Atacama Large Millimeter / Submillimetre Array), un interferómetro compuesto por 50 antenas de radio milimétricas que reconstruyen la imagen completa de Una galaxia al instante. "Las lentes gravitacionales son un telescopio natural que produce un efecto de lupa cuando un objeto masivo se alinea entre el observador y el objeto distante", explica Miroslava Dessauges, investigadora del Departamento de Astronomía de la Facultad de Ciencias de la UNIGE y primera autora del estudio. "¡Con este efecto, algunas partes de galaxias distantes se extienden en el cielo y se pueden estudiar con una resolución inigualable de 90 años luz!" Mientras tanto, ALMA puede emplearse para medir el nivel de monóxido de carbono,

Esta resolución permitió caracterizar las nubes moleculares individualmente en una galaxia distante, apodada la "Serpiente Cósmica" (Cúmulo de galaxias MACSJ1206), a 8 mil millones de años luz de distancia. "Es la primera vez que podemos identificar nubes moleculares una de la otra", dice Daniel Schaerer, profesor del Departamento de Astronomía de UNIGE. Por lo tanto, los astrónomos pudieron comparar la masa, el tamaño, la densidad y la turbulencia interna de las nubes moleculares en galaxias cercanas y distantes. "Se pensó que las nubes tenían las mismas propiedades en todas las galaxias en todo momento", continúa el investigador con sede en Ginebra, ¡pero nuestras observaciones han demostrado lo contrario!

Nubes moleculares resistentes a ambientes extremos

Estas nuevas observaciones revelaron que las nubes moleculares en galaxias distantes tenían una masa, densidad y turbulencia de 10 a 100 veces más altas que las de las galaxias cercanas. "Tales valores solo se habían medido en nubes alojadas en galaxias interactivas cercanas, que tienen condiciones medias interestelares similares a las de galaxias distantes", agrega Miroslava Dessauges. Los investigadores podrían vincular las diferencias en las propiedades físicas de las nubes con los entornos galácticos, que son más extremos y hostiles en las galaxias lejanas que en las más cercanas. "Una nube molecular que normalmente se encuentra en una galaxia cercana colapsaría instantáneamente y sería destruida en el medio interestelar de galaxias distantes, por lo tanto, su mayor densidad y turbulencia garantizan su supervivencia y equilibrio", explica Miroslava Dessauges. " La masa característica de las nubes moleculares en la "serpiente cósmica" parece estar en perfecto acuerdo con las predicciones de nuestro escenario de fragmentación de discos galácticos turbulentos. Como resultado, este escenario puede presentarse como el mecanismo de formación de nubes moleculares masivas en galaxias distantes ", agrega Lucio Mayer, profesor del Centro de Teoría Física y Cosmológica de la Universidad de Zúrich.

El equipo internacional también descubrió que la eficiencia de la formación de estrellas en la galaxia de la Serpiente Cósmica es particularmente alta, probablemente provocada por la turbulencia interna altamente supersónica de las nubes. "En las galaxias cercanas, una nube molecular forma aproximadamente el 5% de su masa en estrellas. En galaxias distantes, este número sube al 30%", observa Daniel Schaerer.

Los astrónomos ahora estudiarán otras galaxias distantes para confirmar sus resultados de observación obtenidos para la serpiente cósmica. Miroslava Dessauges dice, en conclusión: "También llevaremos la resolución aún más lejos aprovechando el rendimiento único del interferómetro ALMA. Paralelamente, debemos comprender con más detalle la capacidad de las nubes moleculares en galaxias distantes para formar estrellas, de modo que eficientemente."

Fuente: Universidad de Ginebra (UNIGE),