Seeking out starburst galaxies

Herschel y Keck realizan un censo del Universo invisible

5 diciembre 2012

Al combinar el poder de observación del telescopio espacial Herschel de la ESA con el del observatorio Keck de Hawái, los astrónomos han caracterizado cientos de nuevas galaxias con brotes estelares, descubriendo tasas de formación de estrellas extraordinariamente altas a lo largo de la historia del Universo. 

Las galaxias con brotes estelares son capaces de formar el equivalente a cientos de estrellas con la masa de nuestro Sol cada año, a través de un proceso breve pero extremadamente intenso.

Como referencia, nuestra propia Galaxia, la Vía Láctea, produce tan sólo el equivalente a una masa solar al año.

Las galaxias con brotes estelares emiten tanta luz que deberían brillar cientos o miles de veces más que nuestra Galaxia, pero el gas que alimenta a sus estrellas también contiene una gran cantidad de polvo, producto de la frenética formación de nuevos astros.

El polvo interestelar absorbe la mayor parte de la radiación emitida en la banda de la luz visible, lo que provoca que muchas de estas galaxias pasen completamente desapercibidas en esta región del espectro electromagnético.

Sin embargo, las jóvenes estrellas calientan lentamente el polvo que las rodea, que vuelve a emitir toda esta energía en las longitudes de onda del infrarrojo lejano.

Gracias al telescopio espacial en la banda del infrarrojo de la ESA, Herschel, los astrónomos fueron capaces de determinar el brillo y la temperatura de miles de galaxias con un alto contenido de polvo interestelar. A partir de estos datos, pudieron calcular la tasa de formación de estrellas en su interior.

“Las galaxias con brotes estelares son las más brillantes del cosmos, y suponen una importante contribución a la tasa total de formación de estrellas en el Universo, lo que hace que sea importante estudiarlas en detalle y comprender sus propiedades”, explica Caitlin Casey, de la Universidad de Hawái, autora principal del artículo que presenta estos resultados en elAstrophysical Journal.

“Algunas de las galaxias descubiertas en este nuevo censo presentan una tasa de formación de estrellas equivalente al nacimiento de varios miles de estrellas con la masa de nuestro Sol cada año, lo que las convierte en algunos de los objetos más brillantes en la banda del infrarrojo descubiertos hasta la fecha”.

Para poder poner en contexto estos hallazgos y comprender cómo ha variado la tasa de formación de estrellas a lo largo de los 13.700 millones de años de historia del Universo, era necesario determinar a qué distancia se encontraban estas galaxias.

Con Herschel marcando el camino, el equipo de Casey utilizó los espectrómetros instalados en los telescopios gemelos de 10 metros de diámetro del Observatorio W. M. Keck, en la cima del volcán Mauna Kea de Hawái, para determinar el corrimiento al rojo de 767 galaxias con brotes estelares.

Al combinar el poder de observación del telescopio espacial Herschel de la ESA con el del observatorio Keck de Hawái, los astrónomos han caracterizado cientos de nuevas galaxias con brotes estelares, descubriendo tasas de formación de estrellas extraordinariamente altas a lo largo de la historia del Universo.
 
Las galaxias con brotes estelares son capaces de formar el equivalente a cientos de estrellas con la masa de nuestro Sol cada año, a través de un proceso breve pero extremadamente intenso.

Como referencia, nuestra propia Galaxia, la Vía Láctea, produce tan sólo el equivalente a una masa solar al año.

Las galaxias con brotes estelares emiten tanta luz que deberían brillar cientos o miles de veces más que nuestra Galaxia, pero el gas que alimenta a sus estrellas también contiene una gran cantidad de polvo, producto de la frenética formación de nuevos astros.

El polvo interestelar absorbe la mayor parte de la radiación emitida en la banda de la luz visible, lo que provoca que muchas de estas galaxias pasen completamente desapercibidas en esta región del espectro electromagnético.

Sin embargo, las jóvenes estrellas calientan lentamente el polvo que las rodea, que vuelve a emitir toda esta energía en las longitudes de onda del infrarrojo lejano.

Gracias al telescopio espacial en la banda del infrarrojo de la ESA, Herschel, los astrónomos fueron capaces de determinar el brillo y la temperatura de miles de galaxias con un alto contenido de polvo interestelar. A partir de estos datos, pudieron calcular la tasa de formación de estrellas en su interior.

“Las galaxias con brotes estelares son las más brillantes del cosmos, y suponen una importante contribución a la tasa total de formación de estrellas en el Universo, lo que hace que sea importante estudiarlas en detalle y comprender sus propiedades”, explica Caitlin Casey, de la Universidad de Hawái, autora principal del artículo que presenta estos resultados en elAstrophysical Journal.

“Algunas de las galaxias descubiertas en este nuevo censo presentan una tasa de formación de estrellas equivalente al nacimiento de varios miles de estrellas con la masa de nuestro Sol cada año, lo que las convierte en algunos de los objetos más brillantes en la banda del infrarrojo descubiertos hasta la fecha”.

Para poder poner en contexto estos hallazgos y comprender cómo ha variado la tasa de formación de estrellas a lo largo de los 13.700 millones de años de historia del Universo, era necesario determinar a qué distancia se encontraban estas galaxias.

Con Herschel marcando el camino, el equipo de Casey utilizó los espectrómetros instalados en los telescopios gemelos de 10 metros de diámetro del Observatorio W. M. Keck, en la cima del volcán Mauna Kea de Hawái, para determinar el corrimiento al rojo de 767 galaxias con brotes estelares.

El corrimiento al rojo es una medida de cuánto tiempo ha estado viajando la luz de un objeto a través del Universo, lo que permite determinar en qué momento de la historia del cosmos fue emitida la luz que ahora detectamos.

En la mayoría de las galaxias analizadas, se descubrió que su luz había estado viajando hacia nosotros durante 10.000 millones de años como máximo.

Sin embargo, un 5% de las galaxias presentaban un corrimiento al rojo incluso mayor: su luz fue emitida cuando el Universo tenía apenas 1-3 miles de millones de años.

“Los datos de Herschel nos muestran lo violentas y prolíficas que pueden llegar a ser estas galaxias a la hora de producir nuevas estrellas”, explica Seb Oliver, de la Universidad de Sussex, Reino Unido, e Investigador Principal del Programa HerMES, a través del que se han recogido todos estos datos.

“Al combinar los datos de Herschel con las distancias calculadas a partir de las observaciones de Keck, podemos evaluar la contribución de las galaxias con brotes estelares a la cantidad total de estrellas formadas a lo largo de la historia del Universo”.  
 
Pero cómo se formaron tantas galaxias con brotes estelares durante los primeros miles de millones de años de existencia del Universo sigue siendo uno de los mayores enigmas a la hora de estudiar la formación y la evolución de las galaxias.

Una de las principales teorías sugiere que las colisiones entre galaxias jóvenes pudieron desencadenar una fase de formación de estrellas especialmente intensa, pero breve.

Otra teoría especula que, en la infancia del Universo, las galaxias disponían de mucho más gas para alimentarse, lo que les permitió alcanzar tasas de formación de estrellas muy elevadas sin necesidad de colisionar con otras galaxias.

“Es un tema muy controvertido; para encontrar respuestas necesitamos más información sobre la forma y la velocidad de rotación de estas galaxias”, concluye Casey.

“Antes de Herschel, el mayor censo de galaxias con brotes estelares comprendía apenas 73 galaxias – hemos aumentado esta cifra un orden de magnitud, combinando las observaciones con los datos de Keck para determinar las características de esta importante población de galaxias”, comenta Göran Pilbratt, Científico del Proyecto Herschel para la ESA.

Nota a los editores

“A redshift survey of Herschel far-infrared selected starbursts and implications for obscured star formation” and “A population of z > 2 far-infrared Herschel-SPIRE selected starbursts,” by C. Casey et al., are published in the Astrophysical Journal.

The Herschel survey was part of the Herschel Multi-tiered Extragalactic Survey (HerMES), in which a 4 x 4 degree field mapped at 250, 350 and 500 microns by Herschel’s SPIRE instrument in 16 hours revealed 7000 sources.

The redshifts of 767 of these galaxies were obtained by the W.M Keck Observatory on Mauna Kea, Hawai‘i, using the Keck I Low Resolution Imaging Spectrometer (LRIS) and the Keck II DEep Imaging Multi-Object Spectrograph (DEIMOS).

Herschel is an ESA space observatory with science instruments provided by European-led Principal Investigator consortia and with important participation from NASA. SPIRE measures the intensity of the radiation emitted by an astronomical object, in three bands centred on 250, 350 and 500 microns. It was designed and built by a nationally-funded consortium led by Cardiff University; the consortium includes France, Canada, China, Italy, Spain, Sweden, and the US.

Para más información, contactar con:

 
Markus Bauer
ESA Science and Robotic Exploration Communication Officer
Tel: +31 71 565 6799
Mob: +31 61 594 3 954
Email: markus.bauer@esa.int

Caitlin Casey
Hubble Fellow
Institute for Astronomy, University of Hawai‘i
Tel: +1 808 956 3903
Email: cmcasey@ifa.hawaii.edu

Seb Oliver
Principal Investigator of the HerMES Key Programme
University of Sussex, United Kingdom
Tel: +44 7971 019161
Email: S.Oliver@sussex.ac.uk

Göran Pilbratt
ESA Herschel Project Scientist
Tel: +31 71 565 3621
Email: gpilbratt@rssd.esa.int

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