Investigadores del IAC participan en el descubrimiento de cúmulos galácticos en el universo primigenio

Gracias a las observaciones realizadas con el Observatorio Espacial Herschel, con el experimento APEX y con el interferómetro ALMA, ha sido posible observar la formación de un cúmulo de galaxias en las profundidades del espacio, cuando la edad del Universo era una décima parte de la actual.

La Agencia Espacial Europea puso en órbita el Observatorio Espacial Herschel en el año 2009. Fue el primer observatorio capaz de abarcar el espectro del infrarrojo lejano en su totalidad. Utilizándolo, el equipo de investigadores se fijó en lo que parecía un único objeto cósmico con colores rojos en el infrarrojo lejano y decidieron estudiarlo en más detalle con APEX y ALMA.

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APEX es un radiotelescopio de 12 m de diámetro ubicado en el desierto de Atacama en Chile, que se convirtió en el primer paso para la puesta en marcha de ALMA, un grupo de 66 radiotelescopios de 7 y 12 m situados en la misma zona.  El resultado fue el descubrimiento de una concentración de galaxias polvorientas en el universo primigenio. Estas se encuentran a punto de fusionarse, formando el núcleo de un futuro cúmulo masivo de galaxias.

Iván Oteo, investigador principal del estudio, que actualmente trabaja para el Instituto de Astronomía de la Universidad de Edimburgo y para el Observatorio Europeo Austral, destaca lo poco frecuente que es observar un fenómeno de este tipo. “Se cree que la duración de los brotes de formación estelar polvorientos es relativamente corta”, explica. Y añade: “estas galaxias suelen ser minoría, en cualquier momento y en cualquier rincón del Universo. Por lo tanto, encontrar numerosos brotes de formación estelar polvorientos brillando al mismo tiempo de ese modo es muy desconcertante, algo que todavía necesitamos comprender”.

Imágenes del protocúmulo de galaxias denominado "núcleo rojo polvoriento" debido a su intenso color rojo en el infrarrojo lejano y en el rango submilimétrico. A la izquierda se muestra la imagen a 0.870 mm obtenida con el instrumento LABOCA del telescopio APEX. Se detectan ocho galaxias polvorientas con formación estelar intensa, indicativo de una densidad muy grande de galaxias con tasas de formación estelar altas. El "núcleo rojo polvoriento" es la zona de la imagen asociada a las galaxias infrarrojas A y B. La imagen central corresponde a las observaciones muy profundas y de alta resolución angular del "núcleo rojo polvoriento" obtenidas con ALMA a la longitud de onda de 2 mm. Los contornos muestran la emisión de estas galaxias en radio ondas, a partir de observaciones realizadas con el Jansky Very Large Array (en verde) y el Australia Telescope Compact Array (en naranja). El "núcleo rojo polvoriento" en realidad está formado por once componentes, de las cuales se ha confirmado que diez de ellas están a la misma distancia y pertenecen al protocúmulo. Finalmente, en la imagen de la derecha se aprecia cómo la componente más brillante de la figura central se resuelve a su vez en tres zonas de formación estelar gracias a observaciones de ALMA de resolución angular muy alta. (Crédito: Iván Oteo et al. 2018, APEX, ALMA, JVLA, ATCA, the Astrophysical Journal)

Ismael Pérez Fournon, investigador de la Universidad de La Laguna (ULL) y del Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) (España) que ha participado en este estudio, comenta que “mediante los datos de ALMA, de resolución y sensibilidad superiores, somos capaces de estudiar la formación de cúmulos de galaxias cuando la edad del Universo era de menos de 1.500 millones de años". Por su parte, Helmut Dannerbauer, también investigador del IAC y la ULL involucrado en el descubrimiento, resalta la diferencia que supone este resultado respecto a “los modelos teóricos y computacionales actuales, que sugieren que este tipo de cúmulos tan masivos habría necesitado mucho más tiempo para evolucionar”.

En un estudio independiente liderado por Tim Miller, estudiante de doctorado de la Universidad de Dalhousie en Canadá y de la Universidad de Yale en los Estados Unidos, se ha descubierto una concentración de galaxias similar. En ese caso, el hallazgo se basó en observaciones con el Telescopio del Polo Sur, con el Observatorio Espacial Herschel y otras posteriores con APEX y ALMA. "Aún no sabemos cómo estos cúmulos de galaxias crecieron tanto y tan rápidamente. No se formaron de manera gradual a lo largo de miles de millones de años, como podrían suponer las teorías actuales de formación y evolución de galaxias” afirma Miller. Scott Chapman, de las universidades de Dalhousie y de Cambridge, concluye que “estos descubrimientos ofrecen una gran oportunidad para estudiar cómo se unieron galaxias masivas para formar enormes cúmulos de galaxias”. (Fuente: IAC)