Los científicos han detectado la galaxia más lejana de la historia.

Una imagen ampliada de la galaxia HD1.
Créditos: Harikane et al.

Un equipo internacional de astrónomos, entre los que se encuentran investigadores del Centro de Astrofísica de Harvard y del Smithsonian, ha detectado el objeto astronómico más lejano de la historia: una galaxia situada a 13.500 millones de años luz.

La galaxia, denominada HD1, se describe en la revista Astrophysical Journal. En un artículo adjunto publicado en  Monthly Notices of the Royal Astronomical Society Letters, los científicos han empezado a especular sobre qué es exactamente. Al brillar sólo unos 300 millones de años después del Big Bang, podría albergar las estrellas más antiguas del universo o un agujero negro supermasivo.

HD1 fue descubierto como parte de un estudio para descubrir galaxias al comienzo del Universo. Para ello se utilizaron cuatro poderosos telescopios ópticos e infrarrojos tras más de 1.200 horas de observación: con el telescopio Subaru, el telescopio VISTA, el telescopio infrarrojo del Reino Unido y el telescopio espacial Spitzer. A continuación, el equipo llevó a cabo observaciones de seguimiento con el Atacama Large Millimetre/submillimetre Array (ALMA) para confirmar la distancia, que es 100 millones de años luz más lejana que GN-z11, la actual poseedora del récord de la galaxia más lejana.

El equipo propone dos ideas: HD1 puede estar formando estrellas a un ritmo asombroso y es posible que incluso albergue las primeras estrellas del universo, conocidas como estrellas de la Población III, que, hasta ahora, nunca se habían observado. Otra posibilidad es que HD1 contenga un agujero negro supermasivo con una masa 100 millones de veces superior a la de nuestro Sol.

Es extremadamente brillante en luz ultravioleta. Para explicarlo, el equipo ha supuesto que en él se están produciendo algunos procesos energéticos o, mejor aún, que se produjeron hace miles de millones de años. Al principio, los investigadores supusieron que HD1 era una galaxia estándar con brotes estelares, una galaxia que está creando estrellas a un ritmo elevado, sin embargo, se estimó que HD1 estaba formando más de 100 estrellas cada año, un ritmo al menos 10 veces superior al esperado para galaxias de este tipo. Fue entonces cuando el equipo comenzó a sospechar que HD1 podría no estar formando estrellas normales y corrientes. Sin embargo, un agujero negro supermasivo también podría explicar la extrema luminosidad de HD1. Al engullir enormes cantidades de gas, la región que rodea al agujero negro podría emitir fotones de alta energía. En este caso, se trataría del primer agujero negro supermasivo conocido por la humanidad, observado mucho más cerca del Big Bang que el actual.

«La primera población de estrellas que se formó en el universo era más masiva, más luminosa y más caliente que las estrellas modernas», afirma Fabio Pacucci, autor principal del estudio de MNRAS y astrónomo del Centro de Astrofísica. «Si asumimos que las estrellas producidas en HD1 son estas primeras, o estrellas de la Población III, entonces sus propiedades podrían explicarse más fácilmente. De hecho, las estrellas de la Población III son capaces de producir más luz ultravioleta que las estrellas normales, lo que podría aclarar la extrema luminosidad ultravioleta de HD1.»

+INFO: Royal Astronomical Society

Fundamentos de la dinámica, formación y evolución de las galaxias.

Ignacio Ferreras. Fundamentals of Galaxy Dynamics, Formation and Evolution. UCL Press, 2019. ISBN: 9781911307617.

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Las galaxias, junto con sus halos de materia oscura subyacentes, constituyen los bloques de construcción de la estructura en el Universo. De todas las fuerzas fundamentales, la gravedad es la dominante que impulsa la evolución de las estructuras desde las pequeñas semillas de densidad de los primeros tiempos hasta las galaxias que vemos hoy. Las interacciones entre miríadas de estrellas, o partículas de materia oscura, en una estructura gravitatoria producen un sistema con connotaciones fascinantes para la termodinámica, con algunas analogías y algunas diferencias fundamentales.

Ignacio Ferreras presenta una introducción concisa a la astrofísica extragaláctica, con énfasis en la dinámica estelar, y el crecimiento de las fluctuaciones de densidad en un Universo en expansión. Otros capítulos están dedicados a sistemas más pequeños (cúmulos estelares) y más grandes (cúmulos de galaxias). Fundamentals of Galaxy Dynamics, Formation and Evolution está escrito para estudiantes avanzados de grado y para estudiantes principiantes de postgrado, proporcionando una herramienta útil para ponerse al día en una carrera de investigación que comienza. Algunas de las derivaciones de los resultados más importantes se presentan en detalle para que los estudiantes puedan apreciar la belleza de las matemáticas como herramienta para entender el funcionamiento de las galaxias. Cada capítulo incluye un conjunto de problemas para ayudar al estudiante a avanzar con el material.

Formación de estrellas masivas en la galaxia.

The Formation of the Most Massive Stars in the Galaxy

Galván Madrid, Roberto J. The Formation of the Most Massive Stars in the Galaxy. Universidad Nacional Autónoma de México. Coordinación General de Estuidos de Posgrado, 2013.
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Las estrellas más masivas en la Galaxia, aquellas con más de 20 veces la masa del Sol, muy probablemente empiezan a ionizar sus alrededores antes de llegar a su masa final ¿Cómo pueden acretar a pesar de la presión en contra del gas ionizado?

Esta tesis presenta resultados observacionales obtenidos con el “Submillimeter Array” (SMA) y el “Very Large Array” (VLA) sobre la formación de estrellas masivas en las etapas tempranas de ionización. También se presenta un análisis de simulaciones numéricas de estas jóvenes regiones ionizadas. Los resultados favorecen un escenario donde las estrellas más masivas se forman en flujos de acreción que están parcialmente ionizados, los cuales a su vez continúan acretando gas de su medio ambiente.

Los cúmulos globulares.

Globular Clusters: Jewels to Trace the Structure of Galaxies

Álamo Martínez, Karla Adriana. Globular Clusters: Jewels to Trace the Structure of Galaxies. Universidad Nacional Autónoma de México. Coordinación General de Estuidos de Posgrado, 2015.
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Los cúmulos globulares (GC) son sistemas estelares viejos, muy densos y buenos trazadores de la estructura galáctica. Un cúmulo globular es un conjunto esférico de estrellas que, por lo general, orbita un núcleo galáctico como si de un satélite se tratara. Los cúmulos globulares están muy unidos por la gravedad, lo que les da sus formas esféricas y densidades estelares relativamente altas cerca del centro

En este libro se muestran los sistemas de GC en tres grupos fósiles (FG). Utilizando datos del telescopio espacial Hubble (HST), durante el desarrollo de esta investigación se encontró que la distribución espacial, de color y frecuencia específica de GC es similar a la de elípticas en cúmulos; contrario a lo esperado, el FG menos masivo tiene los GC y el halo de rayos-X con mayor metalicidad; también se halló evidencia de interacciones dinámicas recientes en los tres FG.

En una segunda etapa, se exploró la relación entre GC y materia oscura en el cúmulo de galaxias supermasivo Abell 1689; con datos del HST se calculó que el número total de GC dentro de 400 kpc es 163 000 —la población más grande registrada hasta la fecha—. Se encontró que la eficiencia de formación de GC no es universal y que son buenos trazadores de la masa total (bariónica y no bariónica).

Telescopio Espacial Spitzer

Renee M. Rottner. Making the Invisible Visible: A History of the Spitzer Infrared Telescope Facility (1971–2003). NASA. Ed.: Garrett Shea., Last Updated: Aug. 7, 2017

Making the Invisible Visible book cover

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A principios de la década de 1970, había un pequeño grupo de defensores de un telescopio espacial infrarrojo; sin embargo, el campo de la astronomía infrarroja tenía sólo unos pocos años de historia, y nadie había construido nunca un observatorio basado en el espacio de la complejidad requerida. Considerando las incertidumbres técnicas, políticas, científicas y económicas, no era obvio que un proyecto como el SIRTF  (Space InfraRed Telescope Facility) pudiera -o debiera- ser lanzado por la NASA. ¿Cómo logró el SIRTF superar estas incertidumbres? Esta monografía hace evidentes las fuerzas que influyeron en el diseño de la innovadora tecnología de SIRTF. Las conclusiones extraídas por el equipo del proyecto a lo largo de la construcción del SIRTF, ahora más conocido como el Telescopio Espacial Spitzer, tratan sobre la gestión de la innovación a lo largo del tiempo y frente a la incertidumbre.

A diferencia de la mayoría de los telescopios, que son nombrados por un panel de científicos, el nombre de éste fue obtenido de un concurso abierto sólo a niños. El nombre final proviene del Dr. Lyman Spitzer, Jr., considerado uno de los científicos más influyentes del siglo XX y uno de los primeros impulsores de la idea de telescopios espaciales proponiendo esta posibilidad en los años 40.

Con el Spitzer se quiere estudiar objetos fríos que van desde el sistema solar exterior hasta los confines del universo. Este telescopio constituye el último elemento del programa de Grandes Observatorios de la NASA, y uno de los principales elementos del Programa de Búsqueda Astronómica de los Orígenes (Astronomical Search for Origins Program). El telescopio contiene tres instrumentos capaces de obtener imágenes, realizar fotometría en el rango de 3 a 180 micras y obtener espectros de gran resolución en el rango de 5 a 100 micras.