El auge y ocaso de la formación estelar en la galaxia MACS0416_Y1

Interpretación artística de la distante galaxia MACS0416_Y1. A partir de las observaciones de ALMA y el HST, los investigadores postulan que esta galaxia contiene cúmulos poblados por estrellas maduras y jóvenes. Las nubes de gas y polvo están iluminadas por la luz de las estrellas. Créditos: Observatorio Astronómico Nacional de Japón

Imagen de la distante galaxia MACS0416_Y1 obtenida por ALMA y el telescopio espacial Hubble (HST). La distribución del polvo y del gas de oxígeno detectados por ALMA se muestra en rojo y verde, respectivamente, mientras que la distribución de las estrellas observadas por el HST se muestra en azul. Créditos: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), telescopio espacial Hubble de la NASA/ESA, Tamura et al.

Un grupo de investigadores detectó una señal de radio proveniente de polvo interestelar presente en grandes cantidades en MACS0416_Y1, una galaxia situada a 13.200 millones de años luz de nosotros, en la constelación de Erídano. Como los modelos actuales no logran explicar la existencia de tamaña cantidad de polvo en una galaxia tan joven, los astrónomos han tenido que replantearse la narrativa de los procesos de formación estelar. En este caso, los investigadores postulan que MACS0416_Y1 experimentó dos intensos brotes de formación estelar unos 300 millones y 600 millones de años después del Big Bang, intercalados por una etapa de quietud.

Las estrellas son los principales protagonistas del Universo, pero son animadas tras las bambalinas por manos invisibles hechas de polvo y gas. En efecto, las nubes de polvo y gas constituyen el escenario de los fenómenos de formación estelar y son los grandes guionistas de la historia cósmica.

“El polvo y los elementos relativamente pesados como el oxígeno son esparcidos en el espacio cuando mueren las estrellas”, explica Yoichi Tamura, profesor asociado de la Universidad de Nagoya y autor principal del artículo que consigna el hallazgo. “Por lo tanto, cuando se detecta polvo en algún punto del tiempo, significa que ya se formó y murió un determinado número de estrellas bastante antes de ese momento”.

Tamura y su equipo observaron la distante galaxia MACS0416_Y1 con el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array(ALMA). Debido a la velocidad finita de la luz, las ondas de radio provenientes de esta galaxia que se detectaron ahora tuvieron que viajar durante 13.200 millones de años para llegar hasta nosotros. En otras palabras, estas ondas nos proporcionan una imagen de la galaxia tal como era hace 13.200 millones de años, es decir, solo 600 millones de años después del Big Bang.

Los astrónomos detectaron una señal débil pero característica de las emisiones de radio emanadas de partículas de polvo en MACS0416_Y1 [1]. El telescopio espacial Hubble, el telescopio espacial Spitzer y el Very Large Telescopede la Organización Europea para la Investigación Astronómica en el Hemisferio Austral han observado la luz de las estrellas que habitan la galaxia, y según su color, se calcula que estas tienen 4 millones de años de edad.

“No es fácil”, comenta Tamura, absorto en sus reflexiones. “Hay demasiado polvo como para que se haya formado en 4 millones de años. Es intrigante, pero tenemos que perseverar. Es posible que haya estrellas más antiguas ocultas en la galaxia, o que ya se hayan extinguido y desaparecido”, señala.

“Se han propuesto varias explicaciones para esta misteriosa abundancia de polvo”, cuenta Ken Mawatari, investigador de la Universidad de Tokio. “Sin embargo, ninguna es concluyente. Hemos elaborado un nuevo modelo que no requiere suposiciones extremas contrarias a nuestros conocimientos sobre la vida de las estrellas en el Universo actual. El modelo explica bastante bien el color de la galaxia y la cantidad de polvo”. En ese modelo, el primer brote de formación estelar empezó hace 300 millones de años y duró 100 millones de años. Después de eso, la actividad mermó y luego se reanudó a los 600 millones de años del Big Bang. Los investigadores creen que ALMA observó esta galaxia al principio del segundo brote de formación estelar.

“El polvo es fundamental para la formación de planetas como la Tierra”, señala Tamura. “Nuestros resultados constituyen un importante paso para entender la historia del Universo primitivo y el origen del polvo”.
Fuente: ALMA