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💫Stardust antiguo de las primeras estrellas

Antiguo polvo de estrellas arroja luz sobre las primeras estrellas

Fecha: 8 de marzo de 2017



Fuente: ESO

Resumen:

Los astrónomos han utilizado ALMA para detectar una enorme masa de resplandor de estrellas en una galaxia vista cuando el Universo era sólo el cuatro por ciento de su edad actual. Esta galaxia se observó poco después de su formación y es la galaxia más distante en la que se ha detectado el polvo. Esta observación es también la detección más distante del oxígeno en el Universo. Estos nuevos resultados proporcionan nuevos conocimientos sobre el nacimiento y las muertes explosivas de las primeras estrellas.

HISTORIA COMPLETA

La impresión de este artista muestra lo que podría parecer la galaxia joven muy lejana A2744_YD4. Las observaciones usando ALMA han demostrado que esta galaxia, vista cuando el universo era apenas 4 por ciento de su edad actual, es rica en polvo. Este polvo fue producido por una generación anterior de estrellas y estas observaciones proporcionan información sobre el nacimiento y las muertes explosivas de las primeras estrellas en el Universo.

Crédito: ESO / M. Kornmesser

Un equipo internacional de astrónomos, liderado por Nicolas Laporte, de la University College de Londres, ha utilizado el [Atacama Large Millimeter / submillimeter Array (ALMA - http://eso.org/alma) para observar A2744_YD4, la galaxia más joven y más remota de la historia Visto por ALMA. Se sorprendieron al descubrir que esta galaxia juvenil contenía una abundancia de polvo interstelar formado por las muertes de una generación anterior de estrellas.

Las observaciones de seguimiento utilizando el instrumento X-shooter en el [Very Large Telescope] de ESO confirmaron la enorme distancia hasta A2744_YD4. La galaxia nos aparece como lo fue cuando el Universo tenía sólo 600 millones de años, durante el período en que las primeras estrellas y galaxias se estaban formando.

"No sólo es A2744_YD4 la galaxia más distante aún observada por ALMA", comenta Nicolas Laporte, "pero la detección de tanto polvo indica que las primeras supernovas deben haber contaminado ya esta galaxia".

El polvo cósmico se compone principalmente de silicio, carbono y aluminio, en granos tan pequeños como un millonésimo de centímetro de diámetro. Los elementos químicos de estos granos se forjan dentro de las estrellas y están esparcidos por el cosmos cuando las estrellas mueren, lo más espectacularmente posible en las explosiones de supernovas, el destino final de las estrellas masivas de corta vida. Hoy en día, este polvo es abundante y es un bloque clave en la formación de estrellas, planetas y moléculas complejas; Pero en el Universo temprano - antes de que las primeras generaciones de estrellas se extinguieran - era escaso.

Las observaciones de la polvorienta galaxia A2744_YD4 se hicieron posibles debido a que esta galaxia se encuentra detrás de un enorme cúmulo de galaxias llamado Abell 2744. Debido a un fenómeno llamado lente gravitacional, el cúmulo actuó como un gigantesco "telescopio" cósmico para ampliar el más distante A2744_YD4 en aproximadamente 1,8 Veces, permitiendo que el equipo para mirar de lejos en el Universo temprano.

Las observaciones de ALMA también detectaron la emisión brillante de oxígeno ionizado de A2744_YD4. Esta es la más distante, y por lo tanto más temprana, detección de oxígeno en el Universo, superando otro resultado de ALMA a partir de 2016.

La detección de polvo en el Universo temprano proporciona nueva información sobre cuándo estallaron las primeras supernovas y por lo tanto el momento en que las primeras estrellas calientes bañaron el Universo en luz. Determinar el momento de este "amanecer cósmico" es uno de los santo griales de la astronomía moderna, y se puede investigar indirectamente a través del estudio del polvo interestelar temprano.

El equipo calcula que A2744_YD4 contenía una cantidad de polvo equivalente a 6 millones de veces la masa de nuestro Sol, mientras que la masa estelar total de la galaxia -la masa de todas sus estrellas- era 2.000 millones de veces la masa de nuestro Sol. El equipo también midió la tasa de formación de estrellas en A2744_YD4 y encontró que las estrellas se están formando a una tasa de 20 masas solares al año - en comparación con sólo una masa solar por año en la Vía Láctea.

"Esta tasa no es inusual para una galaxia tan lejana, pero sí arroja luz sobre la rapidez con que se formó el polvo en A2744_YD4", explica Richard Ellis (ESO y University College de Londres), coautor del estudio. "Notablemente, el tiempo requerido es solamente cerca de 200 millones de años - así que estamos atestiguando esta galaxia poco después de su formación."

Esto significa que la formación estelar significativa comenzó aproximadamente 200 millones de años antes de la época en la que se está observando la galaxia. Esto proporciona una gran oportunidad para que ALMA ayude a estudiar la época en la que las primeras estrellas y galaxias "encendieron" - la época más temprana aún probada. Nuestro Sol, nuestro planeta y nuestra existencia son los productos - 13 mil millones de años más tarde - de esta primera generación de estrellas. Al estudiar su formación, vidas y muertes, estamos explorando nuestros orígenes.

"Con ALMA, las perspectivas de realizar observaciones más profundas y más extensas de galaxias similares en estos primeros tiempos son muy prometedoras", dice Ellis.

Y Laporte concluye: "Otras mediciones de este tipo ofrecen la perspectiva apasionante de rastrear la formación estelar temprana y la creación de los elementos químicos más pesados aún más atrás en el Universo temprano".

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