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| HD1, una galaxia en el amanecer de los tiempos. (Harikane et al.) |
Un equipo internacional de científicos acaba de detectar la galaxia más lejana hasta la fecha. Llamada HD1, la galaxia candidata se encuentra a unos 13.500 millones de años luz y fue descrita el jueves en Astrophysical Journal.
Esto es interesante de por sí, pero aún es mejor: puede albergar estrellas de la "población III". Se postula que éstas son el primer tipo de estrellas que han nacido y que nunca se han observado, hasta posiblemente ahora. Otro punto de vista es que la galaxia también podría albergar un agujero negro supermasivo con una masa aproximadamente 100 veces superior a la de nuestro Sol.
"Responder a las preguntas sobre la naturaleza de una fuente tan lejana puede ser un reto", afirma Fabio Pacucci, autor principal del estudio de MNRAS, coautor del artículo sobre el descubrimiento y astrónomo del Centro de Astrofísica.
"Es como adivinar la nacionalidad de un barco a partir de la bandera que enarbola, estando muy lejos en tierra, con la nave en medio de un vendaval y una densa niebla. Quizá se puedan ver algunos colores y formas de la bandera, pero no en su totalidad. En definitiva, es un largo juego de análisis y exclusión de escenarios inverosímiles", añadió.
La galaxia recién descubierta es muy brillante en la parte ultravioleta del espectro electromagnético. Esto es extraño, pero podría explicarse porque "allí se están produciendo algunos procesos energéticos o, mejor aún, ocurrieron hace miles de millones de años", afirma Pacucci.
Cuando se descubrió por primera vez, el equipo de investigación creyó que HD1 sería otra galaxia estándar con brotes estelares, es decir, una galaxia que está creando estrellas a un ritmo elevado. Sin embargo, tras intentar calcular el número de estrellas que contenía la galaxia, descubrieron que nacerían a "un ritmo increíble", más de 100 estrellas cada año. "Esto es al menos 10 veces superior a lo que esperamos para estas galaxias", explicó Pacucci.
Fue entonces cuando el equipo comenzó a sospechar que HD1 podría no estar formando estrellas normales y corrientes.
"La primera población de estrellas que se formó en el universo era más masiva, más luminosa y más caliente que las estrellas modernas", dice Pacucci. "Si asumimos que las estrellas producidas en HD1 son estas primeras, o estrellas de la Población III, entonces sus propiedades podrían explicarse más fácilmente. De hecho, las estrellas de la Población III son capaces de producir más luz ultravioleta que las estrellas normales, lo que podría aclarar la extrema luminosidad ultravioleta de HD1."
Aquí es donde algunos miembros postularon que la respuesta podría ser un agujero negro supermasivo en su lugar. A medida que el agujero negro se abre paso a través de la masa de la galaxia, la región que rodea al agujero negro podría emitir fotones de alta energía.
De ser cierto, se trataría del primer agujero negro supermasivo descubierto por nuestra especie. El agujero negro también representaría uno muy temprano, cercano a la época del "Big Bang", en comparación con el actual poseedor del récord.
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| La línea de tiempo muestra las primeras galaxias candidatas y la historia del universo. Harikane et al., NASA, EST y P. Oesch/Yale |
"HD1 representaría un bebé gigante en la sala de partos del universo primitivo", afirma Avi Loeb, astrónomo del Centro de Astrofísica y coautor del estudio de MNRAS. "Rompe el mayor corrimiento al rojo de los cuásares registrado por casi un factor de dos, una hazaña notable", añadió.
La nueva galaxia se descubrió tras más de 1.200 horas de observación con el telescopio Subaru, el telescopio VISTA, el telescopio infrarrojo del Reino Unido y el telescopio espacial Spitzer.
"Fue un trabajo muy duro encontrar HD1 entre más de 700.000 objetos", dice Yuichi Harikane, astrónomo de la Universidad de Tokio que descubrió la galaxia. "El color rojo de HD1 se ajustaba sorprendentemente bien a las características esperadas de una galaxia situada a 13.500 millones de años luz, lo que me puso la piel de gallina cuando la encontré", añade.
Pero esto no fue todo lo que se necesitó. El equipo internacional tuvo que realizar observaciones de seguimiento con el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) para confirmar la distancia, que es 100 millones de años luz más lejana que GN-z11, la actual poseedora del récord de la galaxia más lejana.
También será necesario obtener más datos con el telescopio espacial James Webb, para que el equipo de investigación pueda verificar su distancia a la Tierra. Pero, si los cálculos actuales resultan correctos, HD1 será la galaxia más lejana y antigua jamás registrada.
Estos datos también ayudarán a aclarar si la galaxia contiene estrellas muy antiguas o también un agujero negro supermasivo.
"Al formarse unos cientos de millones de años después del Big Bang, un agujero negro en HD1 debe haber crecido a partir de una semilla masiva a una velocidad sin precedentes", dice Loeb. "Una vez más, la naturaleza parece ser más imaginativa que nosotros".
Fuentes, créditos y referencias:
A Search for H-Dropout Lyman Break Galaxies at z~12-16, arXiv:2112.09141 [astro-ph.GA] arxiv.org/abs/2112.09141 , Accepted for publication in MNRAS Letters.
Are the newly-discovered z∼13 drop-out sources starburst galaxies or quasars?, arXiv:2201.00823 [astro-ph.GA] arxiv.org/abs/2201.00823 , Accepted for publication in ApJ.
Fuentes: Centro Harvard-Smithsonian de Astrofísica, Interesting Engineering