Los astrónomos han descubierto una «fábrica de estrellas» sobrecalentada que existió sólo 800 millones de años después del Big Bang. La fábrica de estrellas, una galaxia conocida como Y1, está generando estrellas a un ritmo 180 veces más rápido que la Vía Láctea. El descubrimiento de una región extrema de nacimiento de estrellas hasta ahora desconocida podría ayudar a los científicos a explicar cómo las galaxias crecieron tan rápidamente en el universo primitivo.
El equipo descubrió la naturaleza de Y1 midiendo primero la temperatura de su polvo cósmico sobrecalentado. Usando el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), los investigadores pudieron analizar la luz emitida por la galaxia primordial, que ha estado viajando a Tierra durante 13 mil millones de años.
La investigación es parte de un esfuerzo continuo de los astrónomos para comprender las condiciones bajo las cuales se formó la primera generación de estrellas, conocidas como estrellas de «Población III (POP III)». Se cree que estas condiciones son muy diferentes de las condiciones en las que nacieron las estrellas modernas, o POP I, como el Sol.
Fábricas de estrellas itinerantes
Las estrellas se forman en vastos complejos de gas y polvo densos, como el Nebulosa de Orión y el Nebulosa Carina en el universo local. Estas nebulosas son brillantes porque el gas y el polvo que forman estrellas están iluminados por la luz de estrellas jóvenes masivas que se encuentran dentro de ellas. Esta iluminación cubre tanto la luz visible para el ojo humano como longitudes de onda de luz más largas en las regiones infrarroja y de radio del espectro electromagnético.
«En longitudes de onda como ésta, la galaxia está iluminada por nubes ondulantes de granos de polvo brillantes», dijo Bakx. «Cuando vimos cuán brillante brilla esta galaxia en comparación con otras longitudes de onda, inmediatamente supimos que estábamos ante algo verdaderamente especial».
Esta revelación fue posible gracias a la sensibilidad de ALMA, compuesta por 66 antenas de radio ubicadas en la región del desierto de Atacama en el norte de Chile, y su instrumento Banda 9 que está sintonizado a una longitud de onda de luz específica. ALMA permitió a Bakx y sus colegas determinar que el polvo de Y1 brillaba a una temperatura de alrededor de menos 356 grados Fahrenheit (menos 180 grados Celsius).
«La temperatura es ciertamente fría en comparación con el polvo doméstico en la Tierra, pero es mucho más cálida que cualquier otra galaxia comparable que hayamos visto», dijo el miembro del equipo Yoichi Tamura de la Universidad de Nagoya en Japón. «Esto confirmó que realmente es una fábrica de estrellas extrema. Aunque es la primera vez que vemos una galaxia como ésta, creemos que podría haber muchas más por ahí. Las fábricas de estrellas como Y1 podrían haber sido comunes en el universo primitivo».
Si bien Y1 está produciendo estrellas y creciendo a un ritmo increíble de alrededor de 180 masas solares cada año, como lo observó el equipo hace 13 mil millones de años, este período de explosión estelar no habría durado demasiado, al menos no en términos cosmológicos. Sin embargo, los científicos teorizan que estos períodos de intensa formación estelar o estallido estelar pueden haber sido comunes en las galaxias tempranas, pero actualmente están ocultos a nuestra vista.
«No sabemos qué tan comunes podrían ser tales fases en el universo temprano, por lo que en el futuro queremos buscar más ejemplos de fábricas de estrellas como ésta», dijo Bakx. «También planeamos utilizar las capacidades de alta resolución de ALMA para observar más de cerca cómo funciona esta galaxia».
Una mayor investigación de Y1 puede ayudar a responder un enigma persistente sobre las galaxias en el universo primitivo. Estudios anteriores han demostrado que las galaxias primordiales están llenas de más polvo del que puede crear su población de estrellas más antigua. La temperatura relativamente alta de Y1 podría plantear una respuesta a este enigma, sugiriendo que el gran volumen de polvo es en realidad una ilusión.
«Las galaxias en el universo primitivo parecen ser demasiado jóvenes para la cantidad de polvo que contienen. Eso es extraño, porque no tienen suficientes estrellas viejas, alrededor de las cuales se crea la mayoría de los granos de polvo», dijo la miembro del equipo Laura Sommovigo, del Instituto Flatiron y la Universidad de Columbia. «Pero una pequeña cantidad de polvo cálido puede ser tan brillante como grandes cantidades de polvo frío, y eso es exactamente lo que estamos viendo en Y1.
«Aunque estas galaxias son todavía jóvenes y no contienen muchos elementos pesados o polvo, lo que sí tienen es a la vez caliente y brillante».
La investigación del equipo fue publicada el miércoles (12 de noviembre) en la revista. Avisos mensuales de la Royal Astronomical Society.
