Gracias al telescopio ALMA, del Observatorio Europeo Austral (ESO).
Cuando las primeras galaxias se empezaron a formar, unos cuantos
cientos de años después del Big Bang, el universo estaba poblado por una niebla de gas de hidrógeno. A medida que empezaron a aparecer y a aumentar las fuentes brillantes, tanto estrellas como cuásares alimentados por enormes agujeros negros, estas despejaron la niebla e hicieron el universo transparente a la luz ultravioleta. Los astrónomos llaman a esto
la época de reionización, pero poco se sabe sobre estas primeras galaxias y, hasta ahora, sólo se han visto como manchas muy tenues. Sin embargo, gracias a nuevas observaciones que utilizan las capacidades del telescopio ALMA, esto está empezando a cambiar, según asegura el
Obsevatorio Europeo Austral (ESO).
Un equipo de astrónomos, liderado por
Roberto Maiolino (Laboratorio Cavendish e Instituto Kavli de Cosmología, Universidad de Cambridge, Reino Unido), observó con ALMA unas galaxias que habían sido vistas tan solo unos
800 millones de años después del Big Bang. Los astrónomos no buscaban la luz de las estrellas, sino el débil resplandor del carbono ionizado procedente de las nubes de gas a partir de las cuales se formaron las estrellas. Querían estudiar la interacción entre una generación joven de estrellas y los fríos grumos que se estaban uniendo en el interior de estas primeras galaxias.
Tampoco buscaban esos escasos objetos extremadamente brillantes, tales como cuásares o galaxias con tasas muy altas de formación estelar, que ya habían sido observados. En su lugar, se concentraron en buscar
galaxias algo menos llamativas y mucho más comunes: galaxias que reionizaron el universo y llegaron a convertirse en la mayoría de las galaxias que vemos actualmente a nuestro alrededor.ALMA consiguió captar una señal tenue, pero clara, de carbono (que brillaba intensamente) de una de las galaxias, llamada
BDF2399. Sin embargo, este resplandor no provenía del centro de la galaxia, sino más bien de uno de sus lados.
El coautor,
Andrea Ferrara (Esuela Normal Superior, Pisa, Italia) explica el significado de los nuevos descubrimientos: "Se trata de la detección más distante hecha hasta ahora de este tipo de emisión de una galaxia 'normal', vista
menos de mil millones de años después del Big Bang. Nos da la oportunidad de ver la acumulación de las primeras galaxias. Por primera vez
estamos viendo galaxias tempranas, no sólo como pequeñas manchas, sino como objetos con estructura interna".
Los astrónomos piensan que el motivo por el cual el brillo no está en el centro de la galaxia puede deberse a que las nubes centrales están siendo perturbadas por el entorno hostil creado por las estrellas recién formadas (tanto por su intensa radiación como por los efectos de explosiones de supernova), mientras que el resplandor del carbono es el trazador de gas frío que está siendo acretado desde el medio intergaláctico.
Combinando las nuevas observaciones de ALMA con simulaciones por ordenador, ha sido posible
comprender en detalle los procesos clave que tienen lugar dentro de las primeras galaxias. Los efectos de la radiación de las estrellas, la supervivencia de nubes moleculares, el escape de las radiaciones ionizantes y la compleja estructura del medio interestelar ahora pueden calcularse y compararse con la observación. Se cree que BDF2399 puede ser un ejemplo típico de las galaxias responsables de la reionización.
"Hemos estado intentando entender el medio interestelar y la formación de las fuentes de reionización durante muchos años. Finalmente, es muy emocionante ser capaces de probar las predicciones y las hipótesis con datos reales de ALMA y abrir así un nuevo conjunto de preguntas. Este tipo de observaciones nos permitirán aclarar muchos de los controvertidas problemas que tenemos con la
formación de las primeras estrellas y galaxias en el universo", añade Andrea Ferrara.
Roberto Maiolino concluye: "Aunque esta es una de las observaciones más profundas de ALMA hasta el momento, aún está lejos de alcanzar su capacidad máxima. En el futuro, ALMA obtendrá imágenes de la estructura fina de las galaxias primordiales y trazará en detalle la formación de las primeras galaxias."