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Descubren por primera vez galaxias oscuras en el universo temprano

Pequeñas bajadas de absorción en el espectro de fuentes de luz situadas detrás, han delatado su existencia


Astrónomos del Observatorio Europeo Austral (ESO) han detectado por primera vez galaxias oscuras, una etapa temprana de la formación de galaxias predicha teóricamente, pero nunca observada hasta ahora. Estos objetos son pequeñas galaxias del universo temprano ricas en gas, muy ineficientes a la hora de formar estrellas.





Esta imagen profunda muestra la región del cielo que rodea al cuásar HE0109-3518. El cuásar está marcado con un círculo rojo, cerca del centro de la imagen. ESO.
Esta imagen profunda muestra la región del cielo que rodea al cuásar HE0109-3518. El cuásar está marcado con un círculo rojo, cerca del centro de la imagen. ESO.
Por primera vez se han detectado galaxias oscuras, una etapa temprana de la formación de la galaxia, predicha teóricamente, pero nunca observada hasta ahora. Estos objetos son, esencialmente, galaxias ricas en gas que no contienen estrellas. Utilizando el telescopio Very Large Telescope de ESO, un equipo internacional ha detectado estos evasivos objetos observando su brillo al ser iluminados por la luz de un cuásar.
 
Las galaxias oscuras son pequeñas, galaxias del universo temprano ricas en gas, muy ineficientes a la hora de formar estrellas. Su existencia se predijo en las teorías que tratan la formación de galaxias y se cree que son  los ladrillos básicos de las actuales galaxias brillantes y cargadas de estrellas. Los astrónomos creen que han debido alimentar galaxias de mayor tamaño con gran parte del gas que más tarde formó las estrellas que existen actualmente.
 
Ya que están privadas de estrellas, estas galaxias oscuras no emiten mucha luz, lo que las hace muy difíciles de detectar. Durante años, los astrónomos han intentado desarrollar nuevas técnicas con el fin de confirmar la existencia de estas galaxias. Pequeñas bajadas de absorción en el espectro de fuentes de luz situadas detrás, han delatado su existencia. Aun así, este nuevo estudio es el primero que consigue ver estos objetos de manera directa.
 
“La solución al problema de detectar una galaxia oscura era, simplemente, arrojar un poco de luz sobre ella.” explica Simon Lilly (ETH Zurich, Suiza), coautor del artículo. “Buscábamos el brillo fluorescente del gas en las galaxias oscuras al ser iluminadas por la luz ultravioleta de un cuásar cercano y muy brillante. La luz del cuásar hace que la galaxia oscura se encienda en un proceso similar al que se da cuando la ropa blanca se ilumina con luz ultravioleta en una discoteca.”

El equipo utilizó la gran superficie colectora y la precisión del Very Large Telescope (VLT), junto con una serie de exposiciones muy largas, para detectar el débil brillo fluorescente de las galaxias oscuras. Utilizaron el instrumento FORS2 para sondear una región del cielo alrededor del brillante cuásar HE 0109-3518, buscando la luz ultravioleta que emite el hidrógeno cuando está sujeto a fuertes radiaciones. Debido a la expansión del universo, cuando la luz llega al VLT, en realidad se observa como una sombra de color violeta.
 
“Tras varios años intentando detectar la emisión fluorescente de las galaxias oscuras, los resultados demuestran el potencial de nuestro método para descubrir y estudiar estos fascinantes objetos, antes ocultos a nuestros ojos,” afirmas Sebastiano Cantalupo (Universidad de California, Santa Cruz, EE.UU.), autor principal de este estudio.

12 objetos 

El equipo detectó casi 100 objetos gaseosos que se encuentran a unos pocos millones de años luz del cuásar. Tras un cuidadoso análisis (diseñado para excluir objetos en los cuales la emisión podría ser potenciada por formación de estrellas en el interior de la galaxia, más que por la luz del cuásar), finalmente estrecharon su búsqueda, limitándola a 12 objetos. Es la identificación de galaxias oscuras en el universo temprano más convincente de las llevadas a cabo hasta el momento.
 
Los astrónomos también fueron capaces de determinar algunas de las propiedades de las galaxias oscuras. Estimaron que la masa del gas que contienen es de alrededor de mil millones de veces la masa del Sol, algo típico de las galaxias de baja masa ricas en gas del universo temprano. También pudieron estimar que la eficiencia en formación estelar  se reduce en un factor de más de 100 en relación a las típica galaxias con formación estelar encontradas en un estadio similar de la historia cósmica.
 
“Nuestras observaciones con el VLT nos han proporcionado una evidencia de la existencia de nubes oscuras compactas y aisladas. Con este estudio, hemos dado un paso crucial para revelar y comprender tanto las oscuras fases iniciales de la formación estelar, como el proceso por el cual adquieren su gas”, concluye Sebastiano Cantalupo.
 
El espectrógrafo de campo integral MUSE, que iniciará su fase de puesta a punto en el VLT en 2013, será una herramienta extremadamente poderosa para el estudio de estos objetos.

Referencia

Esta investigación fue presentada en el artículo titulado "Detección de galaxias oscuras y filamentos circumgalácticos iluminados por fluorescencia por un cuásar con desplazamiento al rojo z=2,4 (Detection of dark galaxies and circum-galactic filaments fluorescently illuminated by a quasar at z=2.4)", por Cantalupo et al., que aparecerá en la revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. El equipo está compuesto por Sebastiano Cantalupo (Universidad de California, Santa Cruz, EE.UU.), Simon J. Lilly (ETH Zurich, Suiaza) y Martin G. Haehnelt (Instituto Kavli de Cosmología, Cambridge, Reino Unido). Está publicado asimismo en Arxiv


Miércoles, 11 de Julio 2012
ESO/T21
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