10 de febrero de 2010
MPE/ IRAM
Las estrellas se forman a partir de nubes de gas gigantes en las galaxias – la tasa de formación de estrellas, sin embargo, ha cambiado a través de escalas cósmicas de tiempo. En el joven Universo nacían muchas más estrellas. Científicos del Instituto Max Planck para Física Extraterrestre, junto con un equipo internacional de astrónomos, han encontrado una explicación plausible: unos pocos miles de millones de años después del Big Bang, las galaxias con formación normal de estrellas contenían gas cinco a diez veces más frío que hoy en día, ofreciendo más "comida" para alimentar el proceso de formación de estelar.
"Hemos logrado, por primera vez, detectar y hacer imágenes del gas molecular frío en galaxias con formación estelar normal, que son representativas de las típicas de la población masiva de galaxias, poco después del Big Bang", dijo Linda Tacconi, del Instituto Max Planck para la Física Extraterrestre, que es la autora principal de un artículo en la edición de esta semana de Nature.
Las desafiantes observaciones dan el primer vistazo a cómo las galaxias, o más precisamente el gas frío en estas galaxias, lucía entre 3 y 5 mil millones años después del Big Bang (equivalente a un corrimiento al rojo cosmológico z~2 a z~1). En esta época, las galaxias parecen haber formado estrellas en forma más o menos continua con al menos diez veces la tasa observada en los sistemas de masa similar, en el Universo local.
La pregunta fundamental es si estas grandes tasas de formación de estrellas fueron causadas por las grandes reservas de gas molecular frío (que representa el "alimento" para las estrellas de reciente formación), o si la formación de estrellas en el Universo joven era mucho más eficiente de lo que es hoy.
Durante los últimos diez años los astrónomos han establecido un marco global de cómo las galaxias se formaron y evolucionaron cuando el Universo tenía sólo unos pocos millones de años. El gas que permanecía frío y recogido en las concentraciones de la misteriosa "materia oscura" (los llamados halos de materia oscura). En escalas de tiempo cosmológicas, la acreción de gas por parte de estos halos formaron protogalaxias, y las colisiones y las fusiones de las galaxias dieron lugar posteriormente a una construcción jerárquica, por acumulación de masa, de las galaxias.
Observaciones detalladas de los gases fríos y su distribución y dinámica, desempeñan un papel clave para desentrañar los complejos mecanismos responsables de convertir las primeras protogalaxias en las galaxias modernas, como la Vía Láctea. Un importante estudio de galaxias con formación estelar distantes y luminosas con el interferómetro milimétrico de Plateau de Bure ha dado lugar a un gran avance al tener una mirada directa del "alimento" de la formación de estrellas. El estudio se aprovechó de los principales avances recientes en la sensibilidad de los radiómetros en el observatorio para hacer la primera investigación sistemática de las propiedades del gas frío (trazada por una línea de rotación de la molécula de monóxido de carbono) de galaxias masivas normales, cuando el Universo tenía el 40% ( z = 1,2) y el 24% (z = 2,3) de su edad actual. Observaciones anteriores se limitaban, en gran medida, a los escasos objetos muy luminosos, incluyendo fusiones de galaxias y cuásares. El nuevo estudio, en cambio, traza las galaxias con masiva formación de estrellas representantes de la población media 'normal' de galaxias en ese rango de masas y corrimientos al rojo.
"Cuando empezamos el programa, hace un año", dice la Dra. Tacconi, "no podíamos estar seguros incluso si íbamos a detectar algo. Sin embargo, las observaciones fueron un éxito más allá de nuestras esperanzas más optimistas. Hemos sido capaces de demostrar que las galaxias masivas normales en z ~ 1.2 y z ~ 2,3 tienen cinco a diez veces más gas que las que vemos en el Universo local. Dado que estas galaxias estaban formando gas a un ritmo elevado durante largos períodos de tiempo, esto significa que el gas debe haber sido continuamente nutrido por la acreción de los halos de materia oscura, en excelente acuerdo con el trabajo teórico reciente ".
Otro resultado importante de estas observaciones son las primeras imágenes resueltas espacialmente de la distribución del gas frío y de sus movimientos en varias de las galaxias. "Este relevamiento ha abierto la puerta a una nueva y amplia vía de estudios de la evolución de las galaxias", dice Pierre Cox, director de IRAM. "Esto es realmente emocionante y hay mucho más por venir".
"Estos hallazgos nos proporcionan fascinantes indicios importantes y limitan a la próxima generación de modelos teóricos que se utilizarán para estudiar las primeras fases de desarrollo galaxia, con más detalle", dice Andreas Burkert, especialista en formación de estrellas y evolución de las galaxias en el Excellence Cluster Universe. "Eventualmente, estos resultados ayudarán a entender el origen y el desarrollo de nuestra Vía Láctea".
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