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Esta misteriosa y antigua galaxia acaba de reescribir la línea temporal del universo

Una galaxia de disco en el universo primitivo de alguna manera se formó durante una época de condiciones caóticas en el cosmos, apenas 1.500 millones de años después del Big Bang.

por Becky Ferreira; traducido por Álvaro García
21 Mayo 2020, 7:18pm

Concepto artístico del Disco de Wolfe. Imagen: NRAO/AUI/NSF, S. Dagnello

Artículo publicado originalmente por VICE Estados Unidos.

La galaxia en la que vivimos, la Vía Láctea, tiene un disco giratorio que se extiende a lo largo de 100.000 años luz y contiene miles de millones de estrellas y planetas. Los científicos han estimado que este nivel de circunferencia galáctica, que es típico de las galaxias de disco como la Vía Láctea, debe tardar alrededor de 6.000 millones de años en acumularse.

Sin embargo, esta suposición ha sufrido un revés drástico gracias a observaciones sin precedentes de una galaxia que desarrolló un disco giratorio apenas 1.500 millones de años después del nacimiento del universo, desafiando nuestra comprensión de la cantidad de tiempo necesaria para la formación de galaxias como la nuestra.

Conocida oficialmente como DLA0817g e informalmente como el Disco de Wolfe, este objeto antiguo y distante arroja nueva luz sobre la "pregunta abierta en la evolución de las galaxias" sobre "la época en la que se formaron las galaxias de disco como nuestra Vía Láctea", según un estudio publicado recientemente en Nature.

"Según las investigaciones, las galaxias de disco masivo como la Vía Láctea se forman de manera tardía en los modelos tradicionales", señala el estudio, dirigido por Marcel Neeleman, cosmólogo del Instituto de Astronomía Max Planck en Alemania.

La presencia de una galaxia de disco en el universo primitivo es inesperada, ya que la mayoría de las galaxias en esa etapa del universo "son un revoltijo", debido a que absorben constantemente nubes de gas caliente que desestabilizan el disco, señaló Neeleman en un comunicado. Los modelos sugieren que durante un período de varios miles de millones de años, este gas se enfría, permitiendo la formación de un disco giratorio regular, como el que contiene a nuestro planeta.

Dicho esto, "las simulaciones numéricas recientes sugieren que tales galaxias podrían formarse apenas mil millones de años después del Big Bang a través de la acumulación y fusión de material frío", según el nuevo estudio, aunque también señala que "de manera observacional, ha sido difícil identificar galaxias de disco en el universo primitivo para discernir entre los distintos modelos de formación de galaxias que compiten entre sí".

Neeleman lideró el equipo que descubrió el Disco de Wolfe hace unos años, con la ayuda del fallecido astrofísico Arthur Wolfe, por quien fue apodada la galaxia. El equipo pudo detectar este fenómeno inusual gracias a una galaxia extremadamente brillante ubicada detrás, desde nuestra perspectiva en la Tierra, que iluminó el gas y el polvo alrededor del Disco de Wolfe.

Neeleman y sus colegas han dado seguimiento a este descubrimiento mediante el análisis del objeto lejano con algunos de los telescopios más potentes jamás construidos: el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) en Chile, el Karl G. Jansky Very Large Array (VLA) en Nuevo México y el telescopio espacial Hubble.

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La galaxia llamada Disco de Wolfe, de acuerdo con imágenes de diferentes observatorios. Imagen: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), M. Neeleman; NRAO/AUI/NSF, S. Dagnello; NASA/ESA Hubble

Los resultados confirmaron que el objeto es efectivamente una galaxia de disco y confirmaron mediciones de sus propiedades clave. Por ejemplo, el equipo registró que la velocidad de rotación del disco es de alrededor de 272 kilómetros por segundo, que es similar a la de la Vía Láctea.

Sin embargo, dado que estamos viendo esta galaxia como era hace unos 11.000 millones de años, lógicamente es mucho más pequeña que la Vía Láctea. Si bien nuestra galaxia es más de un billón de veces más grande que el sol, el Disco de Wolfe, como lo vemos en el universo primitivo, solo es aproximadamente 72.000 millones de veces más grande que el sol.

Aunque es posible que el Disco de Wolfe haya evolucionado hasta alcanzar un tamaño mucho mayor en la actualidad, nuestro análisis de esta galaxia en el universo temprano sigue siendo sorpresivo, pues revela que fue inesperadamente grande y estable en aquella época. Su existencia sugiere que un modelo popular de formación de galaxias, que el estudio llama "escenario de acreción en 'modo caliente'", podría no estar brindando a los científicos una imagen completa de cómo se forman y evolucionan las galaxias.

En este escenario de "modo caliente", el gas y la materia oscura se amontonan en halos que forman el núcleo central de una galaxia, que luego atrae gravitacionalmente grumos incandescentes de gas que inician la formación de estrellas. En los modelos de este proceso, por lo general se requieren varios miles de millones de años para que se formen galaxias de disco estables porque el movimiento del gas ardiente tiende a provocar caos en las estructuras galácticas.

Otra alternativa, llamada "acreción en 'modo frío'", puede ayudar a explicar los orígenes de las galaxias primitivas como el Disco de Wolfe. En este escenario, los discos estables pueden formarse con mayor rapidez al atraer grupos de gases y fusiones más fríos, que no interrumpen la estructura en desarrollo de un disco de la misma forma que sus contrapartes más calientes.

"La existencia de una galaxia de disco fría tan masiva y con soporte rotativo cuando el universo tenía apenas 1.500 millones de años favorece la formación mediante acumulación o fusión en 'modo frío'", reveló el equipo en el nuevo estudio.

Los investigadores dijeron que todavía hay preguntas importantes sin resolver sobre este escenario en 'modo frío', y señalaron que la "gran velocidad de rotación y el gran contenido de gas gélido del Disco de Wolfe siguen siendo difíciles de reproducir en la mayoría de las simulaciones numéricas".

En otras palabras, esta visión de una galaxia de disco tan bien formada, desarrollándose en los inicios del universo, demuestra cuánto nos queda por aprender sobre la historia subyacente de galaxias como la Vía Láctea.

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