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Hallan nuevos datos sobre la formación de las estrellas en las galaxias tempranas

Los datos obtenidos por el Hubble han sido esenciales para que los investigadores puedan estudiar una galaxia temprana con un grado de detalle nunca antes visto.

 

El equipo del Niels Bohr Institute ha empleado el Telescopio Espacial Hubble para estudiar una galaxia con un nivel de detalle sin precedentes

Las galaxias tempranas del Universo fueron muy diferentes de las de hoy. Empleando nuevos y detallados estudios conseguidos gracias al ESO Very Large Telescope del Telescopio Espacial Hubble, un grupo de investigadores, que incluye a miembros del Niels Bohr Institute, ha estudiado una galaxia temprana con un nivel de detalle sin precedentes. Gracias a ello, ha sido posible elaborar un trabajo, publicado en el periódico científico Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, en el que se incluyen un número importante de las propiedades de esta galaxia, tales como el tamaño, la masa o el contenido de elementos que tiene, así como los datos que determinan cómo de rápido las galaxias forman las nuevas estrellas.

“Las galaxias son objetos profundamente fascinantes. Su germen son las fluctuaciones cuánticas en el universo más temprano y, es gracias a ello que la comprensión de las galaxias relaciona las de mayor escala con aquellas otras más pequeñas. Sólo entre las galaxias el gas puede transformarse en lo bastante frío y denso como para formar nuevas estrellas, por lo que se podría afirmar que son ellas, siguiendo la luz de estos datos, las cunas donde se producen los nacimientos estelares”, explica Johan Fynbo, profesor en el Dark Cosmology Centre en el Niels Bohr Institute de la Universidad de Copenhague.

Desde muy pronto, en el Universo, las galaxias se formaron a partir de grandes nubes de gas y materia oscura. El gas es la materia prima del Universo para la formación de las estrellas. Dentro de las galaxias el gas puede enfriarse desde los varios miles de grados que adquiere en el exterior hasta la temperatura necesaria para el proceso de formación estelar. Es entonces cuando el gas que ya se ha enfriado se va adensando, de forma que cuando se ha compactado, colapsa en una bola de gas en la que la compresión gravitacional calienta la materia, creando una brillante bola de gas, y concluyendo el proceso de nacimiento de una estrella.

El ciclo de las estrellas

En el rojo y caliente interior de las estrellas más grandes, el hidrógeno y el helio se derriten juntos y forman los primeros elementos pesados, como el carbono, el nitrógeno y el oxígeno, que continúan en proceso para la formación del magnesio, el silicio y el hierro. Cuando el corazón completo ha sido convertido en hierro, no se puede extraer más energía y la estrella muere de formas tales como la explosión de una supernova. Cada vez que una estrella gigante se consume y muere, arroja nubes de gas y elementos de nueva formación al espacio, donde se forman nuevas nubes de gas que se van adensando progresivamente y que, eventualmente, colapsan en la forma de nuevas estrellas. Las estrellas tempranas contienen sólo una milésima parte de los elementos encontrados actualmente en el Sol. De este modo, cada generación de nuevas estrellas va siendo más y más rica en elementos pesados. En las galaxias actuales, hay montones de estrellas y menos gas, mientras que en las galaxias tempranas esta situación se dio a la inversa, con una presencia mucho mayor de gases que de estrellas.

“Queremos comprender mejor la historia de la evolución cósmica, empleando para ello un estudio muy intenso de las galaxias más tempranas. Buscamos medir cómo son de grandes, cuánto pesan y con qué rapidez se forman en ellas las estrellas y los elementos pesados”, desvela Johan Fynbo, que ha liderado junto a Jens-Kristian Kroager, estudiante de doctorado en el departamento de Dark Cosmology del mismo centro de su Universidad, el grupo de investigadores que ha alcanzado estas conclusiones.

Potencial temprano para la formación de planetas

El equipo de científicos ha estudiado con gran detalle una galaxia situada en el tiempo, aproximadamente, unos 11 billones de años antes del momento actual. Detrás de la galaxia hay un quásar, que es un agujero negro activo más brillante de lo que lo es una galaxia propiamente dicha. Empleando la luz del quásar, y con la ayuda de los telescopios gigantes VLT, situados en Chile, fue como los investigadores encontraron su objeto de estudio. La gran cantidad de gas que había en esta joven galaxia absorbía, de manera muy simple, una parte importante de la luz del quásar situado detrás de ella. Fue así como pudieron ver, empleando la absorción de luz, las partes externas de esta galaxia, e incluso, el proceso de formación de una estrella que se encontraba activo provocó la iluminación de algunos de sus gases, lo que permitió que pudieran ser observados directamente desde la posición del observatorio.

Con el Telescopio Espacial Hubble, el equipo también pudo observar la estrellas que se había formado recientemente en esa galaxia y calcular cuántas estrellas había en relación con la masa total, que está compuesta en su conjunto final tanto por el gas existente en ella como por estas últimas. Gracias a estos datos, pudieron determinar que la proporción de elementos pesados es la misma en el centro de la galaxia que en sus partes externas, lo que muestra que las estrellas que se formaron de forma más temprana en el centro de la galaxia enriquecen a las que se encuentran en las zonas externas con elementos pesados.

“Combinando las observaciones de ambos métodos –absorción y emisión-, descubrimos que las estrella tienen un contenido de oxígeno aproximado a un tercio de la cantidad que hay registrada en el Sol. Esto significa que las generaciones más tempranas de estrellas existentes en la galaxia ya habían generado elementos que hacían posible la formación de planetas como la Tierra hace once billones de años”, concluyen Fynbo y Kroager.

 

 

 
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