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Los astrofísicos estudian los gases primordiales para explorar cómo nacen las galaxias

Los astrofísicos estudian los gases primordiales para explorar cómo nacen las galaxias

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Galaxia IC342. Crédito: NASA

Estudiar el universo no es fácil, no solo por las enormes distancias. Si quieres estudiar las guarderías galácticas donde se forman estrellas y galaxias, muchas veces tendrás que fijarte en regiones del universo donde no hay luz visible, debido a la mencionada ausencia de estrellas.

Los astrofísicos compensan esto mediante el uso de la espectroscopia, que les permite «ver» no solo longitudes de onda de luz invisibles a simple vista, sino también detectar energía que va desde ondas de radio hasta ondas gamma. De esta forma, pueden analizar los contenidos de fenómenos cósmicos muy lejanos.

en los últimos días naturaleza En el estudio, el astrofísico de NC State, Rongmon Bordoloi, formó parte del equipo que descubrió «gases primordiales» que se encuentran lejos de cualquier galaxia. Al descubrir y estudiar la composición de estos gases, el equipo espera descubrir más sobre el misterio de cómo nacen las galaxias y de qué están hechas en el nivel más fundamental.

Bordoloi se sentó con The Abstract para responder algunas preguntas sobre el último estudio.

Resumen: En su artículo, vio «gases primordiales» escapando de galaxias recién formadas. ¿Cuáles eran estos gases primordiales? ¿Cuántos eran y cómo llegaste a conocerlos?

Bordoloi: Detectamos dos cúmulos de gas primordial a cientos de miles de años luz de distancia de las galaxias cercanas. Estos «grupos» son nubes de gas atómico neutro que son bastante compactas en tamaño en relación con la galaxia; Son un factor de 10 o más pequeños que una galaxia normal.

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Los identificamos utilizando el radiotelescopio ALMA (Atacama Large Millimeter Array), un gran conjunto de radiotelescopios ubicado en el desierto de Atacama en Chile. Detectamos una transición prohibida de un solo átomo de carbono ionizado, que crea una firma espectral específica. Esta firma indica que la señal proviene de una nube de gas de alta densidad.

Esta firma espectral combinada con la falta de estrellas «visibles» cuando vimos la misma región con el Telescopio Espacial Hubble, significa que una nube/galaxia de gas primordial estaba presente en esa región.

Amer: ¿Cómo se forman estos gases?

Bordoloi: Esa es una buena pregunta. Cómo se forman estas nubes sigue siendo un misterio. Estas nubes se detectan, como mostré anteriormente, al encontrar la emisión de carbono prohibida en la luz infrarroja. Pero no emite ninguna luz óptica ni ultravioleta (que podamos detectar), lo que indica que no hay estrellas en estas nubes.

Una hipótesis es que estas densas nubes se forman cuando el gas se enfría desde el medio intergaláctico (la gran red cósmica, donde residen la mayoría de los bariones del universo primitivo). Alternativamente, pueden haberse formado a partir de densas nubes de gas agitadas por la poderosa radiación de las galaxias.

Amer: ¿Estas nubes de gas primordiales juegan un papel en la formación de nuevas galaxias? ¿Si es así, cómo?

Bordoloi: Sí, desempeñarán un papel en la formación de galaxias. La atracción de la gravedad significa que estas nubes finalmente caerán en las galaxias y formarán estrellas, aumentando así la masa de las galaxias. De hecho, este es uno de los canales primarios (la caída de gas en las galaxias), a través del cual las galaxias crecen de ser galaxias relativamente pequeñas en el universo primitivo a una galaxia masiva como la Vía Láctea en la actualidad.

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Amer: ¿Qué nos dice este descubrimiento sobre el universo primitivo?

Bordoloi: estas nubes de gas primordiales se encuentran cerca de varias otras galaxias, y el espacio entre ellas está lleno del plasma caliente (100.000 grados Kelvin) que también detectamos. Este descubrimiento indica que hubo mucha mezcla química de gases en el universo primitivo. Por ejemplo, las supernovas en las galaxias tempranas pueden expulsar gran parte del plasma ionizado de esas galaxias, que eventualmente fluirá de regreso a las galaxias y formará la próxima generación de estrellas. Entonces, el universo primitivo es un entorno realmente dinámico: una especie de máquina cósmica de reciclaje de gas enriquecido, y esta «máquina» eventualmente crea los átomos y moléculas complejos que están disponibles hoy en nuestro sistema solar.

Amer: ¿Qué crees que es lo mejor de este descubrimiento?

Bordoloi: El descubrimiento de estas nubes de gas puro fue completamente inesperado y nos llevó a reflexionar sobre cómo existieron tales nubes de gas primordiales en primer lugar. Tenga en cuenta que este proyecto solo es posible porque podemos combinar observaciones desde el espacio (imágenes del Telescopio Espacial Hubble), espectroscopía terrestre y observaciones de la Tierra a profundidades submilimétricas (usando ALMA).

La capacidad de llevar a cabo este tipo de investigación de múltiples longitudes de onda es uno de los aspectos únicos de este proyecto que ha dado como resultado una ciencia verdaderamente inesperada y emocionante. Para mí, la sinergia de reunir todos los recursos y bandas de longitud de onda para hacer un experimento científico coherente es realmente un aspecto sorprendente de este trabajo.

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más información:
Daichi Kashino et al., Compacto [C ii] emisores alrededor de un complejo absorbente C IV con corrimiento al rojo 5.7, naturaleza (2023). DOI: 10.1038/s41586-023-05901-3

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