ALMA descubre la galaxia en espiral más antigua

 Imagen de ALMA de la galaxia BRI 1335-0417 hace 12.400 millones de años. ALMA detectó emisiones de iones de carbono en la galaxia. Los brazos espirales son visibles a ambos lados del área compacta y brillante en el centro de la galaxia. Crédito: ALMA (ESO / NAOJ / NRAO), T. Tsukui & S. Iguchi

Al analizar los datos obtenidos con el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), investigadores encontraron una galaxia con una morfología en espiral, tan solo 1.400 millones de años después del Big Bang. Esta es la galaxia más antigua de su tipo jamás observada. Además, el descubrimiento de una galaxia con estructura en espiral en una etapa tan temprana entrega una pista esencial para resolver una pregunta clásica de la astronomía: «¿Cómo y cuándo se formaron las galaxias espirales?»

«Estaba emocionado porque nunca había visto una evidencia tan clara de un disco giratorio, una estructura en espiral y una estructura de masa centralizada en una galaxia distante en ninguna publicación anterior», dice Takafumi Tsukui, estudiante de posgrado en la Universidad SOKENDAI de Japón y autor principal de la investigación publicada en la revista Science. «La calidad de los datos de ALMA fue tan buena que me permitió ver detalles como si se tratara de una galaxia cercana».

La Vía Láctea, donde vivimos, es una galaxia espiral. Las galaxias espirales son objetos fundamentales en el Universo y representan hasta el 70% del número total de galaxias. Sin embargo, estudios han demostrado que la proporción de galaxias espirales disminuye rápidamente a medida que miramos hacia atrás en la historia del Universo. Entonces, ¿cuándo se formaron las galaxias espirales?

Tsukui y su supervisor Satoru Iguchi, profesor de SOKENDAI y del Observatorio Astronómico Nacional de Japón (NAOJ), notaron una galaxia llamada BRI 1335-0417 en el Archivo Científico de ALMA. La galaxia existió hace 12,4 mil millones de años y contenía una gran cantidad de polvo, oscureciendo la luz de las estrellas, y dificultando el estudio en detalle de esta galaxia con luz visible. Por otro lado, ALMA puede detectar emisiones de radio de iones de carbono en la galaxia, lo que permite a los astrónomos investigar lo que está sucediendo al interior de la galaxia.

Los investigadores encontraron una estructura en espiral que se extiende unos 15.000 años luz desde el centro de la galaxia, lo que equivale a un tercio del tamaño de la Vía Láctea. La masa total estimada de estrellas y materia interestelar en BRI 1335-0417 es aproximadamente idéntica a la de la Vía Láctea.

«Como BRI 1335-0417 es un objeto muy distante, es posible que no podamos ver el verdadero borde de la galaxia en esta observación», comenta Tsukui. «Para una galaxia que existió en el Universo temprano, BRI 1335-0417 era gigante».

Simulación hecha con una supercomputadora de la formación de galaxias espirales. Durante unos 13.500 millones de años, las pequeñas galaxias se fusionan una tras otra en una única galaxia espiral gigante. Nótese que este video fue creado en 2007 y no es una reproducción del estudio actual. Crédito: Takaaki Takeda, Sorahiko Nukatani, Takayuki Saito, Proyecto 4D2U, NAOJ

Entonces la pregunta es, ¿cómo se formó esta estructura en espiral distinta en solo 1.400 millones de años desde el Big Bang? Los investigadores consideraron múltiples causas posibles y sugirieron que podría deberse a una interacción con una pequeña galaxia. BRI 1335-0417 está formando estrellas activamente, y los investigadores encontraron que el gas en la parte exterior de la galaxia es gravitacionalmente inestable, lo que favorece la formación de estrellas. Es probable que esta situación ocurra cuando se suministra una gran cantidad de gas desde el exterior, posiblemente debido a colisiones con galaxias más pequeñas.

El destino de BRI 1335-0417 también está envuelto en misterio. Se cree que las galaxias que contienen grandes cantidades de polvo y producen activamente estrellas en el Universo antiguo son los antepasados de las galaxias elípticas gigantes del Universo actual. En ese caso, BRI 1335-0417 cambiaría en el futuro su forma de una galaxia de disco a una elíptica. O, contrariamente a la visión convencional, la galaxia puede seguir siendo una galaxia espiral durante mucho tiempo. Así, BRI 1335-0417 jugará un papel esencial en el estudio de la evolución de la forma de las galaxias a lo largo de la historia del Universo.

«Nuestro Sistema Solar se aloja en uno de los brazos espirales de la Vía Láctea», explica Iguchi. «Rastrear las raíces de la estructura en espiral nos proporcionará pistas sobre el entorno en el que nació el Sistema Solar. Espero que esta investigación avance aún más en nuestra comprensión de la historia de la formación de galaxias».

Fuentes: ALMA