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Se ha detectado agua en la galaxia más masiva del universo primitivo, según nuevas observaciones del Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA). Los científicos que estudian SPT0311-58 encontraron H20, junto con monóxido de carbono en la galaxia, que se encuentra a casi 12.880 millones de años luz de la Tierra. La detección de estas dos moléculas en abundancia sugiere que el universo molecular estaba en marcha poco después de que los elementos se forjaran en las primeras estrellas. La nueva investigación comprende el estudio más detallado hasta la fecha del contenido de gas molecular de una galaxia del universo primitivo y la detección más lejana de H20 en una galaxia de formación estelar regular. La investigación se publica en The Astrophysical Journal.
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| Estas imágenes científicas muestran las líneas moleculares y el continuo de polvo vistos en las observaciones de ALMA del par de galaxias masivas tempranas conocidas como SPT0311-58. A la izquierda: Una imagen compuesta que combina el continuo de polvo con las líneas moleculares de H20 y CO. A la derecha: El continuo del polvo visto en rojo (arriba), la línea molecular para el H20 mostrada en azul (segundo desde arriba), las transiciones de la línea molecular para el monóxido de carbono, CO(6-5) mostrada en púrpura (centro), CO(7-6) mostrada en magenta (segundo desde abajo), y CO(10-9) mostrada en rosas y azul profundo (abajo). Crédito: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/S. Dagnello (NRAO) |
"Utilizando observaciones de alta resolución de ALMA del gas molecular en el par de galaxias conocidas colectivamente como SPT0311-58, detectamos moléculas de agua y de monóxido de carbono en la mayor de las dos galaxias. El oxígeno y el carbono, en particular, son elementos de primera generación, y en las formas moleculares del monóxido de carbono y el agua, son fundamentales para la vida tal y como la conocemos", afirmó Sreevani Jarugula, astrónomo de la Universidad de Illinois e investigador principal de la nueva investigación.
"Esta galaxia es la más masiva que se conoce actualmente a alto corrimiento al rojo, o sea, cuando el universo era aún muy joven. Tiene más gas y polvo en comparación con otras galaxias del universo primitivo, lo que nos da muchas oportunidades potenciales de observar moléculas abundantes y comprender mejor cómo estos elementos creadores de vida impactaron en el desarrollo del universo primitivo."
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| Este gif animado recorre el continuo de polvo y las líneas moleculares de agua y monóxido de carbono observados en las observaciones de ALMA del par de galaxias masivas tempranas conocido como SPT0311-58. Este gif comienza con un compuesto que combina el continuo de polvo con las líneas moleculares de H20 y CO. Le sigue el continuo del polvo visto en rojo, las líneas moleculares del H20 vistas en azul, las líneas moleculares del monóxido de carbono, CO(10-9) mostradas en rosa y azul oscuro, CO(7-6) mostrado en magenta, y CO(6-5) mostrado en púrpura. Crédito: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/S. Dagnello (NRAO) |
"El polvo absorbe la radiación ultravioleta de las estrellas de la galaxia y la reemite como fotones del infrarrojo lejano", explica Jarugula. "Esto excita aún más las moléculas de agua, dando lugar a la emisión de agua que los científicos son capaces de observar. En este caso, nos ayudó a detectar la emisión de agua en esta galaxia masiva. Esta correlación podría utilizarse para desarrollar el agua como trazador de la formación estelar, lo que podría aplicarse a las galaxias a escala cosmológica."
El agua, en concreto, es la tercera molécula más abundante en el universo después del hidrógeno molecular y el monóxido de carbono. Estudios anteriores de galaxias del universo local y primitivo han correlacionado la emisión de agua y la emisión en el infrarrojo lejano del polvo.
"Las galaxias tempranas están formando estrellas a un ritmo miles de veces superior al de la Vía Láctea," dijo Jarugula. "El estudio del contenido de gas y polvo de estas galaxias tempranas nos informa de sus propiedades, como el número de estrellas que se están formando, el ritmo al que el gas se convierte en estrellas, cómo interactúan las galaxias entre sí y con el medio interestelar, y mucho más".
Según Jarugula, queda mucho por aprender sobre SPT0311-58 y las galaxias del universo primitivo. "Este estudio no solo proporciona respuestas sobre dónde, y a qué distancia, puede existir agua en el universo, sino que también ha dado lugar a una gran pregunta: ¿Cómo se ha reunido tanto gas y polvo para formar estrellas y galaxias en una época tan temprana del universo? La respuesta requiere un estudio más profundo de estas y otras galaxias similares de formación estelar para comprender mejor la formación estructural y la evolución del universo primitivo."
Fuentes, créditos y referencias:
"Molecular Line Observations in Two Dusty Star-Forming Galaxies at z = 6.9," S. Jarugula et al. 2021. The Astrophysical Journal, pre-print: arXiv:2108.11319v1 [astro-ph.GA], arxiv.org/abs/2108.11319
Imagen: Esta concepción artística muestra el continuo de polvo y las líneas moleculares de monóxido de carbono y agua que se observan en el par de galaxias conocido como SPT0311-58. Los datos de ALMA revelan la abundancia de CO y H20 en la mayor de las dos galaxias, lo que indica que el Universo molecular estaba en marcha poco después de que los elementos se forjaran inicialmente. Crédito: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/S. Dagnello (NRAO)