Descubren con el GTM galaxias múltiples en el Universo lejano

Un equipo internacional de astrofísicos distinguió los grupos de galaxias y las galaxias simples

Cholula, Pue.- Utilizando el Gran Telescopio Milimétrico Alfonso Serrano (GTM), un equipo internacional de astrofísicos distinguió los grupos de galaxias y las galaxias simples detectados en el censo extragaláctico H-ATLAS realizado con el Telescopio Espacial Herschel.

En este proyecto, liderado por el Dr. Alfredo Montaña, Catedrático Conacyt e investigador del GTM-INAOE, y el Dr. Jorge Zavala, egresado del INAOE y actualmente posdoctorado en el National Astronomical Observatory of Japan, participaron científicos de instituciones de diez países. Este tipo de estudios permite a los astrofísicos comprender mejor los procesos físicos en el Universo temprano.

El Dr. Alfredo Montaña explicó que el trabajo es resultado de tres propuestas científicas que combinan datos de Herschel y el GTM. La primera de ellas, de 2014, buscaba hacer seguimiento con el GTM de una muestra de galaxias que detectó Herschel, en particular con el instrumento SPIRE, que observa a 250, 350 y 500 micras, en el marco del proyecto H-ATLAS. Se trata del censo extragaláctico más grande realizado con Herschel, con el cual se observaron casi 600 grados cuadrados del cielo y se detectaron cientos de miles de galaxias. Al tratarse de fuentes muy lejanas y polvorientas, identificadas con observaciones de baja resolución angular, el reto para los astrofísicos es determinar si dichas fuentes son galaxias individuales o grupos de galaxias.

“Son campos no muy profundos pero sí muy grandes, son sensibles a las galaxias más brillantes que tienen un montón de polvo y formación estelar. Están convirtiendo del orden de cientos a miles de masas solares de gas en un año a estrellas, lo que es mucho”, refiere el Dr. Montaña. Para darse una idea de lo anterior, la Vía Láctea tiene una tasa de formación estelar de una o dos masas solares al año, “estamos hablando de unos verdaderos monstruos”.

Los modelos de formación de galaxias no pueden explicar fácilmente dicho fenómeno. “Por eso es importante encontrar estas galaxias, saber cuántas hay, qué tan comunes son en distintas etapas evolutivas del Universo, y luego identificarlas para estudiarlas a más detalle con otras observaciones”, apuntó el astrofísico.

Recordó los descubrimientos reportados en un artículo de 2016 cuyo autor principal es Rob Ivison, y quien es coautor del presente estudio: “De entre las galaxias que detectó Herschel buscaron las que presentaran indicios de estar a alto corrimiento al rojo y construyeron una muestra de unas tres mil galaxias, y de estas seleccionaron cien para observarlas con SCUBA en el JCMT a 850 micras y otras cien para observarlas con el GTM, justamente para confirmar que fueran reales. El GTM, en aquel entonces con 32 metros, tenía una resolución angular cuatro veces mejor que la de Herschel y, por lo tanto, permitió estudiar si en verdad eran galaxias individuales muy brillantes o se trataba de varias galaxias agrupadas”.

El principal hallazgo reportado en el artículo es que de una muestra de 93 galaxias, alrededor del ocho por ciento se parte en fuentes múltiples no tan brillantes. “En el 45 por ciento de los casos no encontramos una señal evidente. Hicimos un análisis y calculamos la señal a ruido, cuán prominente tenía que ser la detección para que la consideráramos robusta. Haciendo distintos análisis parecería que justamente no estamos detectando cosas con esa robustez o certidumbre porque la fuente brillante se partió en varias. En otros casos no detectamos nada y sospechamos que son fuentes múltiples más débiles. Si bajamos al umbral de detección tenemos evidencia de que en efecto muchas de estas no-detecciones en realidad son fuentes que se parten en galaxias múltiples. Este es el resultado central del proyecto”.

Agregó que las observaciones realizadas con AzTEC, uno de los instrumentos del GTM, combinadas con las de Herschel, les permitieron calcular el corrimiento al rojo fotométrico de estas galaxias y encontraron que el 85 por ciento de las mismas están a corrimientos al rojo arriba de tres y 33 por ciento a corrimientos al rojo arriba de cuatro. También calcularon la luminosidad infrarroja y las tasas de formación estelar y confirmaron que incluso las que se parten en varias galaxias “siguen siendo unas bestias que producen cientos de masas solares de gas en estrellas al año. Se confirma que es una población extrema y que sigue siendo interesante estudiarla con más detalle”.

Narró que una vez que analizaron los campos de las galaxias detectadas por el proyecto H-ATLAS en el Universo lejano, determinaron además que las mismas están trazando potencialmente regiones más densas que el promedio del Universo, es decir, que tienden a tener a su alrededor un exceso de compañeras.

“Inclusive algunas de ellas podrían ser protocúmulos de galaxias en formación, si trazamos una línea evolutiva corresponderían a los cúmulos de galaxias masivos que vemos en el Universo más cercano. Y estamos encontrando casos donde se empiezan a formar este tipo de estructuras masivas, de las cuales tenemos unas pocas identificadas, se conocen pocos casos confirmados, ya hemos enviado propuestas al GTM y ALMA para dar seguimiento a estas regiones con sobre densidades que se ven prometedoras”.

El Dr. Alfredo Montaña refirió que el Universo lejano, donde los objetos tienen corrimientos al rojo arriba de cuatro, en particular en el infrarrojo y el milimétrico, no está tan explorado como en el óptico. “Sabemos que de la cantidad de radiación que hay en el Universo, olvidándonos del famoso fondo cósmico de microondas, como el 50 por ciento está en el óptico y en el ultravioleta y el otro 50 por ciento está en estas ondas infrarrojas a milimétricas, lo que quiere decir que el 50 por ciento de la luz de las estrellas está oscurecida por polvo. Este tipo de proyectos nos permiten entender aquellas épocas para completar nuestro panorama de la formación de estrellas a lo largo de la historia del Universo”.

Finalmente, dijo que se pueden estar detectando galaxias amplificadas por lentes gravitacionales, “por eso vemos galaxias tan brillantes y el hecho de tener muchos lentes gravitacionales se ha propuesto como una prueba cosmológica porque para tener muchos lentes gravitacionales debes tener mucha estructura entre esas épocas lejanas y nosotros. Hay muchas implicaciones por ese lado. El asunto de que si estas regiones tienen sobre densidades o no es un campo abierto y nos encantaría entender cómo se forman estas estructuras tan masivas”.