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En primer lugar una medición precisa de oxígeno en galaxia lejana


Los astrónomos hacen la medición precisa de primera oxígeno en galaxia distante

La cuantificación de la cantidad de oxígeno es clave para entender cómo la materia ciclos dentro y fuera de las galaxias

Fecha:

3 de agosto de, el año 2016

Fuente:

Universidad de California, Los Angeles

Resumen:

Los astrónomos han realizado la primera medición precisa de la abundancia de oxígeno en una galaxia distante, esencialmente, mirando hacia atrás en el tiempo en esta galaxia, ya que apareció hace 12 millones de años.


HISTORIA COMPLETA

Galaxy COSMOS-1908 se encuentra en el centro de esta imagen del telescopio espacial Hubble, que indica la flecha. Casi todo en la imagen es una galaxia; muchas de estas galaxias están mucho más cerca de la Tierra que COSMOS-1908.

Crédito: Ryan Sanders y el equipo CANDELS

UCLA astrónomos han realizado la primera medición precisa de la abundancia de oxígeno en una galaxia distante. El oxígeno, el tercer elemento más abundante en el universo química, se crea dentro de las estrellas y se libera en el gas interestelar cuando las estrellas mueren. La cuantificación de la cantidad de oxígeno es clave para entender cómo la materia ciclos dentro y fuera de las galaxias.

Esta investigación se ha publicado en línea en la revista Astrophysical Journal Letters, y se basa en los datos recogidos en el Observatorio Keck M. W. en Mauna Kea, en Hawai.

"Este es, de lejos, la galaxia más lejana para las que se ha medido la abundancia de oxígeno," dijo Alice Shapley, un profesor de UCLA de la astronomía, y co-autor del estudio. "Estamos mirando hacia atrás en el tiempo en esta galaxia, ya que apareció hace 12 millones de años."

El conocimiento de la abundancia de oxígeno en la galaxia llamada COSMOS-1908 es un paso importante hacia permitiendo a los astrónomos a comprender mejor la población de galaxias débiles, distantes observada cuando el Universo tenía sólo unos pocos millones de años de edad y evolución de galaxias, dijo Shapley.

COSMOS-1908, contiene aproximadamente 1 billón de estrellas. Por el contrario, la Vía Láctea contiene aproximadamente 100 mil millones de estrellas; algunas galaxias en el universo contienen muchos más, mientras que otros contienen muchos menos. Además, COSMOS-1908 contiene aproximadamente sólo el 20 por ciento de la abundancia de oxígeno que se observa en el sol.

Por lo general, los astrónomos se basan en técnicas extremadamente indirectos e imprecisos para estimar la abundancia de oxígeno para la gran mayoría de las galaxias distantes. Pero en este caso, los investigadores de la UCLA utilizaron una medición directa, dijo Ryan Sanders, estudiante graduado de la astronomía y autor principal del estudio.

"Cerrar las galaxias son mucho más brillantes, y tenemos un muy buen método para determinar la cantidad de oxígeno en las galaxias cercanas", dijo Sanders. En las galaxias tenues y distantes, la tarea es dramáticamente más difícil, pero COSMOS-1908 era un caso para el que Sanders fue capaz de aplicar el método de "robusto" comúnmente aplicado a las galaxias cercanas. "Esperamos que este será el primero de muchos", dijo.

Shapley dijo que antes del descubrimiento de los investigadores de Sanders no sabían si podían medir la cantidad de oxígeno que había en estas galaxias distantes.

"El descubrimiento de Ryan demuestra que podemos medir el oxígeno y comparar estas observaciones con los modelos de cómo se forman las galaxias y cuál es su historia de formación estelar es," dijo Shapley.

La cantidad de oxígeno en una galaxia está determinada principalmente por tres factores: la cantidad de oxígeno proviene de grandes estrellas que terminan su vida con violencia en las explosiones de supernovas - un fenómeno omnipresente en el universo temprano, cuando la tasa de nacimientos estelares fue dramáticamente más alta que la velocidad de hoy en el universo; la cantidad de oxígeno que consigue expulsados ​​de la galaxia por los llamados "súper viento", que impulsan el oxígeno y otros gases interestelares de galaxias a cientos de miles de millas por hora; y la cantidad de gas prístino entra a la galaxia del medio intergaláctico, que no contiene la cantidad de oxígeno.

"Si podemos medir la cantidad de oxígeno en una galaxia, que nos hablará de todos estos procesos", dijo Shapley, quien, junto con Sanders, está interesado en aprender cómo formar galaxias y evolucionar, por qué las galaxias tienen estructuras diferentes, y cómo galaxias intercambiar material con sus entornos intergalácticos.

Shapley espera que las mediciones de oxígeno revelarán que súper vientos son muy importantes en cómo evolucionaron las galaxias. "La medición del contenido de oxígeno de las galaxias a través del tiempo cósmico es uno de los principales métodos que tenemos para la comprensión de cómo crecen las galaxias, así como la forma en que arrojan gas en el medio intergaláctico", dijo.

Los investigadores utilizaron un instrumento extremadamente avanzado y sofisticado llamado MOSFIRE (Espectrómetro Multi-Objeto de Infra-Red de Exploración) instalado en el telescopio Keck I en el Observatorio Keck. Este instrumento de cinco toneladas fue diseñado para estudiar las más distantes, galaxias más tenues, dijo física y astronomía de la UCLA profesor Ian McLean, director del proyecto en MOSFIRE y director del Laboratorio de Infrarrojo de la UCLA para la Astrofísica. McLean construyó los instrumentos con los colegas de la UCLA, el Instituto de Tecnología de California y la Universidad de California en Santa Cruz y subcontratistas industriales.

MOSFIRE recoge los fotones de luz visible de los objetos miles de millones de años luz cuyas longitudes de onda se han estirado o "corrimiento al rojo" hasta el infrarrojo por la expansión del universo. Debido a la velocidad finita de la luz, MOSFIRE está proporcionando una visión de estas galaxias tal como eran hace miles de millones de años, cuando la luz comenzó a viajar a la Tierra.

MOSFIRE es un tipo de instrumento conocido como "espectrógrafo", que difunde la luz de los objetos astronómicos a cabo en un espectro de longitudes de onda (colores por separado), lo que indica la cantidad específica de energía emitida en cada longitud de onda. Espectrógrafos permiten a los astrónomos para determinar el contenido químico de las galaxias, ya que los diferentes elementos químicos - tales como oxígeno, carbono, hierro o hidrógeno - cada uno proporcionan una huella espectral único, que emite luz en longitudes de onda específicas.

Para caracterizar el contenido químico de COSMOS-1908, Sanders analizó una determinada longitud de onda en el espectro MOSFIRE de esta galaxia que es sensible a la cantidad de oxígeno. "MOSFIRE hizo posible la medición de Ryan," dijo Shapley, que lo describió como un "instrumento increíble."

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