Galaxia con un brote estelar

Una fábrica de estrellas en la infancia del Universo desafía la teoría de la evolución galáctica

19 abril 2013

El observatorio espacial Herschel de la ESA ha descubierto una galaxia muy lejana que fabricaba estrellas a un ritmo 2.000 veces superior al de la Vía Láctea cuando el Universo tenía menos de mil millones de años. El simple hecho de su existencia desafía las teorías actuales sobre la evolución de las galaxias.

Esta galaxia, conocida como HFLS3, aparece como un ténue borrón rojo en las imágenes del estudio HerMES, realizado con Herschel. Pero las apariencias engañan: este pequeño borrón es en realidad una galaxia fabricando nuevas estrellas a un ritmo frenético. 

Nuestra propia galaxia, la Vía Láctea, produce el equivalente a una masa solar cada año. HFLS3 presenta una tasa de formación de estrellas dos mil veces superior, el valor más alto jamás detectado en una galaxia. 

La extrema distancia a la que se encuentra HFLS3 implica que su luz tuvo que viajar durante 13.000 millones de años antes de alcanzar los detectores de Herschel. Por este motivo, el aspecto que presenta en estas imágenes es cómo era en la infancia del Universo, apenas 880 millones de años después del Big Bang, cuando el Universo tenía el 6.5% de su edad actual. 

A pesar de su corta edad, HFLS3 ya tenía una masa equivalente a la de la Vía Láctea actual, unas 140.000 millones de veces la masa de nuestro Sol, en forma de estrellas o materia para formar nuevas estrellas. En la actualidad, 13.000 millones de años más tarde, debería haberse convertido en una de las galaxias más grandes del Universo local. 

Este hecho la convierte en todo un enigma. Según las teorías actuales sobre la evolución de las galaxias, cuerpos tan grandes como HFLS3 no se podrían haber formado hasta mucho más tarde. 

Las primeras galaxias del Universo serían relativamente pequeñas y ligeras, con unos pocos miles de masas solares. Estos cuerpos estarían formando estrellas a una tasa ligeramente superior a la de la Vía Láctea en la actualidad. 

Estas pequeñas galaxias crecerían alimentándose del frío gas del espacio intergaláctico y fusionándose con otras galaxias. Por lo tanto, determinar en qué momento aparecieron las primeras galaxias masivas podría ayudar a acotar las teorías que describen la evolución de las galaxias. Pero no es una tarea sencilla. 

“Buscar los primeros ejemplos de estas fábricas masivas de estrellas es como buscar una aguja en un pajar; el archivo de datos de Herschel es demasiado grande”, explica Dominik Riechers de la Universidad de Cornell, investigador principal de este estudio. 

Durante el estudio HerMES, Herschel detectó decenas de miles de galaxias masivas en las que se estaban formando nuevas estrellas. Seleccionar los más interesantes era todo un reto. 

“Esta galaxia en particular nos llamó la atención porque era muy brillante y muy roja, comparada con otros objetos similares”, explica Dave Clements, del Imperial College de Londres, co-autor de este estudio.

 

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La galaxia con brote estelar HFLS3

El que la galaxia sea muy roja en este contexto significa que brilla con intensidad en las longitudes de onda del infrarrojo y, debido al efecto de corrimiento al rojo en nuestro Universo en expansión, implica una distancia extrema. Observaciones posteriores con una serie de telescopios en tierra confirmaron que HFLS3 era la galaxia más lejana de su clase jamás detectada, observada apenas 880 millones de años después del Big Bang, con un corrimiento al rojo del 6.34. 

Con esta información, los astrónomos fueron capaces de determinar la tasa de formación de estrellas en esta galaxia a partir de su brillo en el infrarrojo, desvelando su extraordinaria naturaleza. 

HFLS3 estaba produciendo tantas estrellas que es lo que se conoce como un ‘brote estelar máximo’. Toda la galaxia presenta actividad, hasta el punto en el que la intensa radiación de las estrellas más jóvenes barre de la galaxia el material del que se están alimentando. En el Universo actual ya no existen entornos como éste. 

“Los brotes estelares tan precoces como el de HFLS3 produjeron los elementos pesados a partir de los que se formarían las generaciones posteriores de estrellas y galaxias, y gran parte de la materia que conocemos hoy en día”, explica Riechers. 

Los astrónomos piensan que fenómenos como éste eran extremadamente inusuales incluso en la infancia del Universo. El simple hecho de que existiese un objeto como HFLS3 tan pronto en la historia del Universo desafía las teorías actuales sobre la formación de las primeras galaxias, según las que los objetos de este tamaño no podrían haber aparecido hasta mucho más tarde. 

El equipo de investigadores sigue buscando otros ejemplos de este tipo de galaxias en el enorme archivo de datos de Herschel. 

“Herschel ha descubierto un ejemplo excepcional de una galaxia con un gran brote estelar en un momento de la historia cósmica en el que habría muy pocos objetos de este estilo”, explica Göran Pilbratt, Científico del Proyecto Herschel para la ESA. 

“Esto pone de manifiesto una vez más el carácter pionero de Herschel y su abilidad para desvelar un Universo hasta ahora desconocido, ayudándonos a comprender mejor cómo se formaron las galaxias”.

 

Nota a los editores:

“A Dust‐Obscured Massive Hyper‐Starburst Galaxy at Redshift 6.34”, de D. A. Riechers et al. fue publicado en la revista Nature el 18 de abril de 2013. 

Estas observaciones forman parte del Estudio Extragaláctico Multi-nivel de Herschel (HerMES), dirigido por S. Oliver de la Universidad de Sussex, Reino Unido, y por J. Block del JPL/Caltech, EEUU. 

Herschel es un observatorio espacial de la ESA con instrumentos científicos desarrollados por consorcios de investigadores europeos, con una importante participación de la NASA.

Para más información:

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

Dominik A. Riechers
Cornell University, New York, USA
Tel: +1 626 395 4670
Email: riechers@astro.cornell.edu

Dave Clements
Imperial College London, UK
Tel: +44 20 75947693
Email: d.clements@imperial.ac.uk

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

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