Los astrónomos están espiando a los vecinos de la Vía Láctea, evaluando cuánta luz se les escapa y cómo se relaciona esto con las propiedades físicas de cada galaxia.
Esta profunda investigación de nuestro universo local podría ayudar a los científicos a comprender mejor las primeras galaxias distantes observadas actualmente desde Telescopio espacial James Webb (JWST) y el Telescopio Espacial Hubble.
¿Por qué las galaxias en el universo primigenio son increíblemente débiles y, por lo tanto, difíciles de observar, un equipo de astrónomos dirigido por Jens Melinder de la Universidad de Estocolmo en Suecia se propuso crear una muestra de referencia de galaxias en las cercanías de la nuestra. vía Láctea.
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Específicamente, Melinder y sus colegas recopilaron y compararon datos sobre una longitud de onda especial de radiación ultravioleta de estas galaxias locales conocida como luz alfa de Lyman.
Luz alfa Lyman se encuentra en la luz del gas que rodea a las estrellas más calientes, lo que significa que se encuentra particularmente en las galaxias en formación estelar. El período pico de formación de estrellas en el universo ocurrió hace unos 10 mil millones de años, por lo que la luz alfa Lyman es una excelente manera de estudiar las galaxias que existían cuando el universo tenía solo unos cuatro mil millones de años. (EL Big Bang que creó nuestro universo ocurrió hace unos 13.800 millones de años).
Pero decodificar la información transportada por esta luz puede ser difícil, al igual que el camino hacia las herramientas. Hubble y el JWST es complejo.
Lyman alpha light toma la ruta escénica alrededor del cosmos
La longitud de onda exacta de la luz alfa de Lyman y la dirección en la que viaja son factores influenciados por los procesos físicos que encuentra cuando sale de su fuente. galaxia. Las regiones de estas galaxias con diferentes condiciones físicas a través de las cuales viaja la luz alfa de Lyman pueden cambiar el camino de los fotones individuales que componen la luz, cambiar su longitud de onda e incluso absorber una fracción de la luz.
El hecho de que la luz alfa de Lyman pueda encontrar regiones cálidas, áreas polvorientas o sectores de nubes de gas que fluyen intensamente en su galaxia de origen y durante su viaje significa que, cuando llega a nosotros, la información que transporta puede ser difícil de interpretar.
Sin embargo, si es posible una interpretación precisa de esta luz después de su complicado viaje, puede revelar cantidades significativas de información sobre las propiedades físicas de las galaxias de las que proviene.
Para comprender mejor estas emisiones y construir la muestra de referencia Lyman Alpha (LARS), el equipo seleccionó 45 galaxias locales altamente formadoras de estrellas y las observó en todo el espectro electromagnético. Esto permitió al equipo inferir cuánta luz Lyman alfa escapa cada galaxia y cómo esta fracción se relaciona con las propiedades físicas de esa galaxia.
Uno de los descubrimientos más importantes logrados por los astrónomos es la conexión entre la cantidad de gas, plasma (que es un gas sobrecalentado y cargado eléctricamente) y envolturas de polvo que rodean a las galaxias que han estudiado y la cantidad de luz alfa Lyman que escapa de ellas.
«Existe una clara correlación entre la cantidad de polvo cósmico que tiene una galaxia y la cantidad de Lyman que libera». Melinder dijo en un comunicado. «Esto era de esperar, porque el polvo absorbe la luz, pero ahora hemos cuantificado el efecto».
Los científicos también pudieron determinar cómo se distribuye este gas en las galaxias y cómo se mueve a través de ellas.
El equipo descubrió una conexión entre la masa total del estrellas en una galaxia con la cantidad de luz alfa de Lyman que es capaz de escapar, aunque esta conexión es menos clara que el vínculo entre el gas y el escape de esta luz.
Sin embargo, lo que no parece estar relacionado con la fuga de la luz alfa de Lyman en las galaxias es la velocidad a la que esas galaxias están formando nuevas estrellas.
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La luz alfa de Lyman «encoge» las galaxias
Una cosa que el equipo encontró que podría ser particularmente significativa es el hecho de que cuando se observan en otras longitudes de onda de luz, estas galaxias parecen de repente considerablemente más grandes. Este es un efecto que los astrónomos han visto antes.
«Vemos el mismo efecto en simulaciones por computadora de galaxias con cálculos de cómo Lyman alfa viaja a través de nubes gaseosas en el espacio interestelar», dijo en la misma declaración el miembro del equipo Peter Laursen, investigador del Cosmic Dawn Center en Dinamarca. «Esto confirma que tenemos una comprensión teórica bastante buena de la física involucrada».
Es importante tener en cuenta este efecto cuando se observan galaxias tempranas y distantes, porque la luz de su periferia puede ser demasiado débil para ser detectada o puede caer más allá de los límites de los detectores de observación. Esto significa que examinar y cuantificar este efecto observado en LARS podría ayudar a los astrónomos a explicarlo mejor y, por lo tanto, a determinar con mayor precisión el tamaño de las primeras galaxias.
«Estos resultados ayudarán a interpretar las observaciones de galaxias muy distantes pero similares observadas con los telescopios espaciales Hubble y James Webb», concluyó Melinder. «Comprender la astrofísica detallada de este tipo de galaxia es fundamental para desarrollar teorías sobre cómo se formaron y evolucionaron las primeras galaxias».
La investigación del equipo se publicó a principios de este mes en Serie de suplementos para revistas de astrofísica.
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