La observación de la galaxia A2744_YD4, la más lejana y más joven detectada por el Observatorio Europeo Austral, ha permitido el descubrimiento de una gran cantidad de polvo estelar antiguo procedente de las muertes de las primeras supernovas, que se produjo cuando el universo solo tenía el 4% de su edad actual. Este hallazgo ofrece un paso más en el estudio sobre cómo se formaron las primeras estrellas y galaxias del universo.
La galaxia A2744_YD4 es la más joven y más remota que jamás haya detectado el telescopio Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA, por sus siglas en inglés), situado en Chile y operado por el Observatorio Europeo Austral (ESO, por sus siglas en inglés).
Usando el ALMA un grupo de científicos dirigidos por Nicolas Laporte, del University College de Londres, ha descubierto que esta galaxia contiene una cantidad muy abundante de polvo interestelar, formado por la muerte de estrellas de generaciones anteriores.
Observaciones posteriores han confirmado que la A2744_YD4 se muestra tal y como era cuando el universo tenía solo 600 millones de años de edad, durante el periodo en el que se formaron las primeras estrellas y galaxias. “La detección de tanto polvo estelar indica que esta galaxia estuvo poblada por las primeras supernovas”, explica Laporte.
Esto arroja nueva información sobre cuándo explotaron las primeras supernovas y, por tanto, cuándo las primeras estrellas calientes comenzaron a bañar de luz el universo. Determinar el momento de este ‘amanecer cósmico’ se ha convertido en uno de los santos griales de la astronomía moderna. A través del estudio de este polvo interestelar, se intenta cifrar ese acontecimiento, aunque sea de forma indirecta.
También en esta galaxia se ha detectado una emisión brillante de oxígeno ionizado. Es la más lejana y, por tanto, también la más temprana del universo, superando a otra detección que había observado ALMA en 2016.
La observación ha sido posible gracias a que la galaxia se encuentra tras un cúmulo masivo de otras galaxias, el Abell 2744, lo que ayuda a la formación de un fenómeno llamado lente gravitacional. En la práctica, este cúmulo actúa como un 'telescopio' cósmico gigante que aumenta la observación sobre A2744_YD4 por 1,8 veces, lo que ha permitido al equipo observar mucho más lejos en la época más temprana del universo.
En el estudio también se han utilizado otros instrumentos de la ESO como el X-Shooter, perteneciente al Very Large Telescope (VLT), un conjunto de telescopios situados en Cerro Paranal (Chile) y que constituyen el observatorio astronómico más avanzado del mundo.
Cuánto tarda en formarse una estrella
El polvo de estrellas, compuesto principalmente por silicio, carbón y aluminio, aparece en granos que miden la millonésima parte de un centímetro. Estos elementos se forman en el interior de las estrellas y se dispersan por el cosmos cuando mueren.
Hoy, este polvo es abundante y es clave para la formación de estrellas, planetas y moléculas complejas; pero al comienzo del universo, antes de que muriese la primera generación de estrellas, era muy escaso.
Nuestro sol, nuestro planeta y nuestra existencia son el producto –13 mil millones de años después– de esta primera generación de estrellas. Estudiando su información, vida y muerte, exploramos nuestros orígenes.
El equipo también ha calculado la media de la formación de estrellas en A2744_YD4 e informa de que las estrellas se forman a una media de 20 masas solares por año, comparada con la Vía Láctea cuya media es de una masa solar por año.
“Las cifras no son raras para una galaxia tan lejana, pero arroja luz respecto a lo rápido que se forma el polvo en A2744_YD4”, explica Richard Ellis, coautor del estudio. “El tiempo estimado es solo de 200 millones de años, así que estamos observando esta galaxia poco después de su formación", apunta. Esto significa que la formación de estrellas comenzó unos 200 millones de años antes de la época en que la galaxia está siendo observada. Para los autores es una gran oportunidad para que ALMA ayude a estudiar la era en la que las primeras estrellas y galaxias se 'encendieron'.
“Promover medidas de este tipo ofrece una perspectiva muy excitante para rastrear la primera formación de estrellas y la creación de los elementos químicos más pesados en la primera etapa del universo", apunta Laporte.
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