La radio y el microondas revelan la verdadera naturaleza de las galaxias oscuras en el universo primitivo

Utilizando múltiples radiotelescopios en todo el mundo, un equipo de astrónomos del Centro para el Amanecer Cósmico de Copenhague descubrió muchas galaxias en el universo primitivo que, debido a las enormes cantidades de polvo, estaban ocultas a nuestros ojos. Las observaciones permitieron al equipo medir la temperatura y el espesor del polvo, mostrando que este tipo de galaxia contribuyó más a la formación general de estrellas cuando el universo tenía solo 1/10 de su edad actual.

Midiendo la tasa de natalidad de las estrellas galaxias A través del tiempo cósmico es una de las principales formas en que los astrónomos describen las propiedades y la evolución de las galaxias.

Se utilizan varios métodos para estimar la llamada tasa de formación de estrellas, generalmente dependiendo de la luz emitida por las estrellas o de la materia iluminada por las estrellas.

polvo cósmico

Sin embargo, las estrellas en formación, a su vez, tienden a formar partículas de polvo, partículas hechas de elementos pesados ​​como el carbono, el silicio, el oxígeno y el hierro. El polvo aparece como nubes espesas en el espacio interestelar, quizás ocultando completamente las estrellas de nuestros ojos.

Esto hace que sea difícil obtener un recuento de la tasa de formación estelar, especialmente en las galaxias «estrellas» jóvenes, donde el polvo no ha tenido tiempo de dispersarse lejos de los sitios compactos de formación estelar.

Cuando el polvo es calentado por las estrellas, comienza a brillar con una longitud de onda larga, luz infrarroja Los cuales, aunque invisibles al ojo humano, pueden ser detectados por telescopios diseñados para observar estas longitudes de onda.

Pero para estallidos estelares más compactos y cubiertos de polvo, solo vemos la superficie de las nubes. Estas galaxias no sólo son visibles desde la «perspectiva humana», Longitudes de onda ópticaspero también al comienzo del espectro infrarrojo, bastante oscuro incluso para el Telescopio Espacial Hubble.

Galaxias en la radio

Entonces, un equipo de astrónomos, dirigido por Shuwen Jin (靳), un postdoctorado de Marie Curie en el Centro para el Amanecer Cósmico, que incluye a varios otros Caballeros de los DAWNers, decidió echar un vistazo a universo primitivo Hasta que Longitudes de onda más largasutilizando antenas de radio/microondas en dos de los observatorios de radio más grandes del mundo, el Atacama Large Millimeter Array (ALMA) en Chile y el Northern Millimeter Extended Array (NOEMA) en Francia.

Junto con las notas del mismo reino en el cielo ganadas con otros radiotelescopiosLas observaciones de Jane revelaron un grupo de galaxias estelares compactas, cubiertas por nubes de polvo extremadamente densas.

Agujero a través de las nubes

Las observaciones de radio y microondas han permitido a los astrónomos medir la tasa de formación de estrellas y la temperatura del polvo.

“En estas eras, 1-2 mil millones de años después del Big Bang, tales galaxias han contribuido en gran medida al total tasa de formación de estrellas del universo, pero pasa desapercibido en las observaciones ópticas y del infrarrojo cercano”, dice Shuwen Jin.

El estudio explica por qué estas galaxias son tan oscuras en los rayos ópticos e infrarrojos: «Debido a que las nubes de polvo son tan densas y densas, la luz óptica e infrarroja cercana no puede atravesarlas. Incluso la luz infrarroja lejana se absorbe parcialmente», explica Shuowen. Jin.

Las observaciones revelan no solo polvo, sino también partículas de monóxido de carbono (CO) mezcladas dentro de las nubes. La luz del dióxido de carbono podría ayudar a los astrónomos a explorar otra cantidad importante de galaxias, la masa de todo el gas de la galaxia. Sin embargo, uno de los principales hallazgos del trabajo de Jane y sus colaboradores es que el método estándar para derivar masas de gas a partir de emisiones de dióxido de carbono es incorrecto:

La luz observada se emite desde la superficie de las nubes de polvo. Los modelos típicos no consideran que la luz se bloquee dentro de las nubes, cambiando su longitud de onda antes de escapar. Tener en cuenta este efecto tiene implicaciones bastante drásticas:

«Nuestro modelo se explica por el hecho de que ni siquiera la luz infrarroja escapa directamente del centro de las nubes de polvo. Esto nos muestra que las estimaciones previas de las masas de gas se han sobreestimado en un factor de 2-3 en estrellas compactas y polvorientas y galaxias en formación». ”, explica Shuwen-Jin.

El estudio ha sido aceptado para su publicación en Astronomía y astrofísica. Una versión preliminar está disponible en arXiv.org.