Los astrónomos espían a los vecinos de la Vía Láctea, evaluando cuánta luz sale de ella y cómo se relaciona con las propiedades físicas de cada galaxia.
Este estudio en profundidad de nuestro universo local podría ayudar a los científicos a comprender mejor las primeras galaxias distantes observadas actualmente por el Telescopio espacial James Webb (JWST) y el Telescopio Espacial Hubble.
Porque las galaxias de universo primitivo son increíblemente débiles y, por lo tanto, difíciles de observar, un equipo de astrónomos dirigido por Jens Melinder de la Universidad de Estocolmo en Suecia se propuso crear una muestra de referencia de galaxias en las cercanías de nuestro vía Láctea.
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En particular, Melinder y sus colegas recolectaron y cotejaron datos sobre una longitud de onda especial de radiación ultravioleta de estas galaxias locales conocida como luz alfa de Lyman.
La luz alfa de Lyman se encuentra en el gas ligero que rodea a las estrellas más calientes, lo que significa que se encuentra especialmente en las galaxias en formación estelar. El período pico de formación de estrellas en el universo ocurrió hace unos 10 mil millones de años. La luz alfa de Lyman es, por lo tanto, una excelente manera de estudiar las galaxias que existían cuando el universo tenía solo unos cuatro mil millones de años. (EL Big Bang que creó nuestro universo sucedió hace unos 13.800 millones de años).
Pero decodificar la información transportada por esta luz puede ser difícil, porque el camino que lleva a instrumentos como Hubble y el JWST es complejo.
La luz alfa de Lyman toma la ruta escénica alrededor del cosmos
La longitud de onda exacta de la luz Lyman alfa y la dirección desde la que viaja son factores influenciados por los procesos físicos que encuentra cuando sale de su fuente. galaxia. Las regiones de estas galaxias con diferentes condiciones físicas a través de las cuales viaja la luz Lyman alfa pueden cambiar la ruta de los fotones individuales que componen la luz, cambiar su longitud de onda e incluso absorber una fracción de la luz.
El hecho de que la luz alfa de Lyman pueda encontrar regiones calientes, áreas polvorientas o sectores con nubes de gas de alto flujo en su galaxia de origen y durante su viaje significa que, cuando llega a nosotros, la información que transporta puede ser difícil de interpretar.
Si bien es posible una interpretación precisa de esta luz después de su complicado viaje, puede, sin embargo, revelar cantidades sustanciales de información sobre las propiedades físicas de las galaxias de las que se originó.
Para comprender mejor estas emisiones y construir su muestra de referencia Lyman Alpha (LARS), el equipo seleccionó 45 galaxias locales con una fuerte formación estelar y las observó en todo el espectro electromagnético. Esto permitió al equipo deducir cuánta luz Lyman alfa escapa de cada galaxia y cómo esta fracción se correlaciona con las propiedades físicas de esa galaxia.
Uno de los descubrimientos más importantes que han hecho los astrónomos es la conexión entre la cantidad de gas, plasma (que es un gas supercaliente cargado eléctricamente) y envolturas de polvo que rodean las galaxias que han estudiado y la cantidad de luz alfa de Lyman que se escapa de ellas.
“Existe una clara correlación entre la cantidad de polvo cósmico en una galaxia y la cantidad de Lyman que emite”, agregó. Melinder dijo en un comunicado. «Esto era de esperar, ya que el polvo absorbe la luz, pero ahora hemos cuantificado el efecto».
Los científicos también han podido determinar cómo se distribuye este gas en las galaxias y cómo se mueve a través de ellas.
El equipo descubrió un vínculo entre la masa total del estrellas en una galaxia con la cantidad de luz Lyman alfa que puede filtrarse, aunque esa conexión es menos clara que la conexión entre el gas y la luz que se filtra.
Sin embargo, lo que no parece estar relacionado con la fuga de luz Lyman alfa en las galaxias es la velocidad a la que estas galaxias forman nuevas estrellas.
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La luz alfa de Lyman ‘encoge’ las galaxias
Una cosa que el equipo encontró que podría ser particularmente significativa es el hecho de que cuando se ven en otras longitudes de onda de luz, estas galaxias de repente parecen considerablemente más grandes. Este es un efecto que ya ha sido observado por los astrónomos.
«Vemos el mismo efecto en simulaciones por computadora de galaxias con cálculos de cómo Lyman alfa se mueve a través de las nubes de gas en el espacio interestelar», dijo Peter Laursen, miembro del equipo e investigador del Centro Cosmic Dawn en Dinamarca, en la misma declaración. «Confirma que tenemos una comprensión teórica bastante buena de la física involucrada».
Es importante tener en cuenta este efecto cuando se observan galaxias antiguas y distantes, ya que la luz de su periferia puede ser demasiado débil para ser detectada o puede sobrepasar los límites de los detectores que las observan. Esto significa que examinar y cuantificar este efecto como se ve en LARS podría ayudar a los astrónomos a explicarlo mejor y, por lo tanto, a determinar con mayor precisión el tamaño de las primeras galaxias.
«Estos resultados ayudarán a interpretar las observaciones de galaxias muy distantes pero similares vistas con los telescopios espaciales Hubble y James Webb», concluyó Melinder. «Comprender la astrofísica detallada de este tipo de galaxia es crucial para desarrollar teorías sobre la formación y evolución de las primeras galaxias».
La investigación del equipo se publicó a principios de este mes en la Serie de suplementos de revistas astrofísicas.
