Gracias al Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) -un observatorio internacional coadministrado por Observatorio Radioastronómico Nacional (NRAO) de la Fundación Nacional de Ciencia de Estados Unidos (NSF)-, un equipo de investigación observó una cantidad considerable de gas neutro y frío en las zonas periféricas de la joven galaxia A1689-zD1, así como erupciones de gas caliente provenientes de su centro. Este estudio podría arrojar luces sobre una etapa crucial de la evolución de las galaxias en su juventud, cuando recién emprenden los procesos de transformación que las convierten posteriormente en objetos más estructurados. Los resultados de las observaciones se presentaron hoy en una conferencia de prensa durante la asamblea 240 de la Sociedad Astronómica Estadounidense (AAS, por su sigla en inglés), celebrada en Pasadena (California, EE. UU.), y se publicarán en la revista The Astrophysical Journal (ApJ).

 

A1689-zD1 es una joven y activa galaxia con formación de estrellas, ligeramente menos luminosa y masiva que la Vía Láctea, ubicada a unos 13.000 millones de años luz de la Tierra, en el cúmulo de la constelación de Virgo. Esta galaxia, que se encuentra oculta detrás del cúmulo de galaxias Abell 1689, fue descubierta en 2007 y su existencia fue confirmada en 2015 gracias al efecto de lente gravitacional, que permitió amplificar su brillo en más de 9 veces. Desde entonces, la comunidad científica continuó estudiándola como una candidata que podría representar la evolución de otras galaxias “normales”. El calificativo normal constituye una distinción importante que ha ayudado a la comunidad científica a dividir las características y el comportamiento de A1689-zD1 en dos categorías: típicas y atípicas, correspondiendo estas últimas a características poco comunes, similares a las de galaxias más maduras y masivas.

 

“A1689-zD1 pertenece a una época muy temprana del Universo primitivo: tan solo 700 millones de años después del Big Bang, una época en que las galaxias recién empezaban a formarse”, comenta Hollis Akins, estudiante de pregrado en astronomía en Grinnell College y autor principal del estudio. “Lo que vemos en estas nuevas observaciones son indicios de procesos que podrían contribuir a la evolución de lo que llamamos galaxias normales, por oposición a las galaxias masivas. Y lo más importante es que hasta ahora no creíamos que estos procesos se daban en galaxias normales”.

 

Uno de estos procesos poco comunes en esta galaxia es la producción y distribución de combustible que sirve para formar estrellas, y en grandes cantidades. El equipo de investigación usó la elevada sensibilidad del receptor de Banda 6 de ALMA para observar en detalle un halo de gas de carbono que se extiende mucho más allá del centro de la joven galaxia. Esto podría delatar la existencia de procesos de formación estelar en la misma región o bien ser el resultado de disrupciones estructurales, como fusiones o erupciones en las primeras etapas de formación de la galaxia.

 

Según Akins, se trata de un fenómeno inusual en las primeras galaxias del Universo. “El gas de carbono que observamos en esta galaxia suele encontrarse en regiones donde hay gas de hidrógeno neutro, que también es donde suelen formarse nuevas estrellas. Si esto es lo que ocurre en A1689-zD1, esta galaxia probablemente sea mucho más grande de lo que se creía. También es posible que este halo sea un remanente de actividad galáctica anterior, como fusiones que han ejercido complejas fuerzas gravitacionales sobre la galaxia y causado la expulsión de una gran cantidad de gas neutro a lo largo de grandes distancias. En ambos casos, la temprana evolución de esta galaxia probablemente fue activa y dinámica, y estamos viendo que esta podría ser una característica común, aunque hasta ahora desconocida, en los procesos de formación de las primeras galaxias”.

 

Más que simplemente poco común, este hallazgo podría tener implicaciones importantes para el estudio de la evolución de las galaxias, especialmente considerando que las observaciones de radio suelen revelar detalles que los telescopios ópticos no detectan. Seiji Fujimoto, investigador de posdoctorado del Cosmic Dawn Center del Instituto Niels Bohr y coautor del estudio, señala: “La emisión del gas de carbono de A1689-zD1 es mucho más extensa de lo que se había observado con el telescopio espacial Hubble, lo cual podría significar que las primeras galaxias podrían no ser tan pequeñas como parecen. Y si resultan ser más grandes de lo que creíamos, este hallazgo tendría repercusiones importantes en la teoría sobre la formación y evolución de las galaxias del Universo primitivo”.

 

El equipo dirigido por Akins también observó erupciones de gas ionizado caliente, generalmente causadas por alguna actividad galáctica violenta como una supernova, desde el centro de la galaxia hacia fuera. Considerando su naturaleza explosiva, es posible que estas erupciones estén relacionadas de alguna forma con el halo de carbono. “Las erupciones son el resultado de una actividad violenta, como la explosión de una supernova, que expulsa material gaseoso hacia fuera de la galaxia, o de la presencia de agujeros negros en el centro de las galaxias, cuyo fuerte efecto magnético puede generar potentes chorros que expulsan material. Por eso, hay grandes probabilidades de que estas erupciones calientes tengan algo que ver con la presencia del frío halo de carbono”, asegura Akins. “Esto pone de manifiesto la importancia de la naturaleza multifase, o de caliente a frío, del gas expulsado”.

 

Darach Watson, profesor asociado del Cosmic Dawn Center del Instituto Niels Bohr y coautor del estudio, confirmó en 2015 que A1689-zD1 era una galaxia de alto desplazamiento al rojo, con lo que pasó a ser la galaxia polvorienta más distante que se haya observado. “Hemos visto este tipo de emisión de halo de gas en galaxias que se formaron más tarde en el Universo, pero verlo en una galaxia en una época tan lejana significa que este tipo de comportamiento es universal incluso en las galaxias más modestas donde se formaron la mayoría de las estrellas en las primeras etapas del Universo. Entender cómo ocurrieron estos procesos en una galaxia tan joven es fundamental para entender cómo se formaron las estrellas en el Universo primitivo”.

 

Kirsten Knudsen, profesora de astrofísica del Departamento de Espacio, Tierra y Medio Ambiente de la Chalmers University of Technology y coautora del estudio, encontró indicios del continuo de polvo de A1689-zD1 en 2017. Knudsen destacó la suerte de contar con un efecto de lente gravitacional extremo que permitió cada uno de estos nuevos hallazgos. “Como las señales de A1689-zD1 se ven amplificadas en más de nueve veces, podemos ver detalles muy importantes que, de lo contrario, serían muy difíciles de observar en condiciones normales en galaxias tan distantes. Lo que vemos ahora es que en realidad las galaxias del Universo primitivo son muy complejas, y esta galaxia seguirá imponiendo desafíos y aportando nuevos resultados durante un buen tiempo”.

 

En enero de 2023 se realizarán observaciones espectroscópicas e infrarrojas de A1689-zD1 con los instrumentos NIRSpec Integral Field Unit (IFU) y NIRCam del telescopio espacial James Webb. Las nuevas observaciones complementarán los datos recabados hasta entonces por el Telescopio Espacial Hubble y ALMA, y ofrecerán una vista más detallada y completa de la joven galaxia en múltiples longitudes de onda.

 

Información adicional sobre el NRAO

 

El Observatorio Radioastronómico Nacional de Estados Unidos (NRAO) pertenece a la Fundación Nacional de Ciencia de Estados Unidos (NSF) y es operado por Associated Universities Inc. (AUI) en virtud de un acuerdo de cooperación.

 

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El observatorio astronómico internacional Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) es una asociación entre el Observatorio Europeo Austral (ESO), la Fundación Nacional de Ciencia de EE. UU. (NSF) y los Institutos Nacionales de Ciencias Naturales de Japón (NINS) en cooperación con la República de Chile. ALMA es financiado por ESO en representación de sus estados miembros, por NSF en cooperación con el Consejo Nacional de Investigaciones de Canadá (NRC) y el Ministerio de Ciencia y Tecnología de Taiwán (MOST), y por NINS en cooperación con la Academia Sinica (AS) de Taiwán y el Instituto de Ciencias Astronómicas y Espaciales de Corea del Sur (KASI).

 

La construcción y las operaciones de ALMA son conducidas por ESO en nombre de sus estados miembros; por el Observatorio Radioastronómico Nacional (NRAO), gestionado por Associated Universities, Inc. (AUI), en representación de Norteamérica; y por el Observatorio Astronómico Nacional de Japón (NAOJ) en nombre de Asia del Este. El Joint ALMA Observatory (JAO) tiene a su cargo la dirección general y la gestión de la construcción, así como la puesta en marcha y las operaciones de ALMA.

 

Contacto:

 

Amy C. Oliver

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Lecturas de foto:

A1689-zD1 observada en ondas de radio

 

A1689-zD1, una pequeña galaxia en un gran espacio

Representación artística de A1689-zD1

A1689-zD1 en el cúmulo de Virgo

Primeras imágenes de radio de HD 53143 arrojan nuevas luces sobre el desarrollo inicial de sistemas similares al Sistema Solar

 

Gracias al Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), un equipo de astrónomos y astrónomas obtuvo la primera imagen de un disco de escombros de la estrella cercana HD 53143 en longitudes de onda milimétricas, y el resultado dista mucho del que se esperaba. Sobre la base de datos coronográficos previos, la comunidad científica esperaba que ALMA confirmara que el disco tenía el aspecto de un anillo visto de frente salpicado de aglomeraciones de polvo. En cambio, el estudio reveló el disco más complejo y excéntrico observado a la fecha. Los resultados de las observaciones se presentaron hoy en una conferencia de prensa durante la asamblea 240 de la Sociedad Astronómica Estadounidense (AAS, por su sigla en inglés), celebrada en Pasadena (California, EE. UU.), y se publicarán en la revista The Astrophysical Journal Letters (ApJL).

 

HD 53143 es una estrella de unos 1.000 millones de años, similar al Sol, ubicada a 59,8 años luz de la Tierra, en la constelación Carina, y fue observada por primera vez con la cámara coronográfica avanzada del telescopio espacial Hubble (HST) en 2006. Esta estrella está rodeada por un disco de escombros -un cinturón de cometas que orbitan alrededor de una estrella y, al entrar constantemente en colisión, van desintegrándose y generando polvo y escombros más pequeños- que la comunidad científica creía ser un anillo similar al disco de escombros que rodea nuestro Sol, conocido como Cinturón de Kuiper.

 

Las nuevas observaciones de HD 53143 se llevaron a cabo con los receptores ultrasensibles de Banda 6 de ALMA -un observatorio coadministrado por el Observatorio Radioastronómico Nacional (NRAO) de la Fundación Nacional de Ciencia de Estados Unidos (NSF)- y revelaron que el disco de escombros de este sistema estelar en realidad es considerablemente excéntrico. En los discos de escombros con forma de anillo, la estrella suele encontrarse cerca del centro o en pleno centro del disco. En cambio en discos excéntricos con forma elíptica, la estrella se ubica cerca de uno de los focos de la elipsis, lejos del centro. Esto es precisamente lo que sucede en el caso de HD 53143, y que no se había observado en estudios coronográficos anteriores porque los coronógrafos bloquean a propósito la luz de la estrella observada con el fin de permitir una mejor observación de los objetos aledaños. El sistema estelar también podría albergar un segundo disco y al menos un planeta.

 

“Hasta ahora los científicos nunca habían observado un disco de escombros con una estructura tan compleja. Además de ser una elipsis con una estrella cerca de uno de los focos, probablemente también tiene un segundo disco interno desalineado o inclinado con respecto al disco externo”, explica Meredith MacGregor, profesora asistente del Centro de Astrofísica y Astronomía Espacial (CASA) y del Departamento de Ciencias Astrofísicas y Planetarias (APS) de la Universidad de Colorado Boulder, y autora principal del estudio. “Para que se genere esta estructura tiene que haber un planeta o más cuya fuerza gravitacional está perturbando el material del disco”.

 

Según MacGregor, HD 53143 es el disco de escombros más excéntrico observado hasta ahora, al presentar el doble de excentricidad que el disco de escombros de Fomalhaut, cuya imagen completa en longitudes de onda milimétricas fue obtenida por MacGregor usando ALMA en 2017. “Hasta ahora no hemos encontrado muchos discos con un nivel significativo de excentricidad. Por lo general, no esperamos que los discos sean demasiado excéntricos a menos que algo, como un planeta, los esté esculpiendo y obligando a adoptar esa forma. Sin esa fuerza, las órbitas suelen ser circulares, como las que vemos en nuestro Sistema Solar”.

 

MacGregor hace hincapié en que los discos de escombros no son simples aglomeraciones de polvo y rocas dispersas por el espacio, sino registros históricos de procesos de formación planetaria que muestran cómo los sistemas planetarios evolucionan con el tiempo y proporcionan pistas sobre su futuro. “No se puede estudiar la formación de la Tierra y del Sistema Solar directamente, pero se pueden estudiar otros sistemas de aspecto similar más jóvenes que el nuestro. Es un poco como mirar hacia el pasado”, explica. “Los discos de escombros son registros fosilizados de procesos de formación planetaria, y los resultados de este nuevo estudio confirman que hay mucho más por aprender sobre estos sistemas. Dicho conocimiento podría ayudarnos a entender mejor las complejas dinámicas de los sistemas estelares similares a nuestro Sistema Solar”.

 

 

Información adicional sobre el NRAO

 

El Observatorio Radioastronómico Nacional de Estados Unidos (NRAO) pertenece a la Fundación Nacional de Ciencia de Estados Unidos (NSF) y es operado por Associated Universities Inc. (AUI) en virtud de un acuerdo de cooperación.

 

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El observatorio astronómico internacional Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) es una asociación entre el Observatorio Europeo Austral (ESO), la Fundación Nacional de Ciencia de EE. UU. (NSF) y los Institutos Nacionales de Ciencias Naturales de Japón (NINS) en cooperación con la República de Chile. ALMA es financiado por ESO en representación de sus estados miembros, por NSF en cooperación con el Consejo Nacional de Investigaciones de Canadá (NRC) y el Ministerio de Ciencia y Tecnología de Taiwán (MOST), y por NINS en cooperación con la Academia Sinica (AS) de Taiwán y el Instituto de Ciencias Astronómicas y Espaciales de Corea del Sur (KASI).

 

La construcción y las operaciones de ALMA son conducidas por ESO en nombre de sus estados miembros; por el Observatorio Radioastronómico Nacional (NRAO), gestionado por Associated Universities, Inc. (AUI), en representación de Norteamérica; y por el Observatorio Astronómico Nacional de Japón (NAOJ) en nombre de Asia del Este. El Joint ALMA Observatory (JAO) tiene a su cargo la dirección general y la gestión de la construcción, así como la puesta en marcha y las operaciones de ALMA.

 

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Primera imagen de HD 53143 en longitudes de onda milimétricas revelan una clara excentricidad.

 

Representación artística del disco de escombros excéntrico de HD 53143

 

 

HD 53143 en la constelación Carina

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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[Título]

Un misterio resuelto en longitudes de onda múltiples

 

[Archivo]

nrao22ao09_MacGregor_HD51343_HST_ALMA.jpg

 

 

Imagen compuesta del sistema estelar HD 53143. Los datos recabados por el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), mostrados en naranja y rojo, revelaron por primera vez un disco de escombros excéntrico con forma elíptica orbitando alrededor de HD 53143. El punto sin resolver cerca del foco sur del disco corresponde a la estrella, mientras que un segundo punto sin resolver hacia el norte indica la posible presencia de un planeta. En azul y blanco se muestran los datos ópticos de la cámara coronográfica avanzada del telescopio espacial Hubble. Una máscara coronográfica bloquea la luz para permitir al equipo de investigación ver lo que sucede alrededor de HD 53143.

 

Créditos: ALMA(ESO/NAOJ/NRAO), M. MacGregor (U. Colorado Boulder); NASA/ESA Hubble, P. Kalas (UC Berkeley); S. Dagnello (NRAO/AUI/NSF)

https://public.nrao.edu/news/strange-radio-burst-raises-new-questions/

 

 

Un equipo de astrónomos y astrónomas detectó el segundo ejemplo que se conoce de un activo y reiterado Destello Rápido de Radio (FRB, por su sigla en inglés) junto con una fuente compacta de emisiones de radio débiles, pero persistentes, entre los destellos. El hallazgo plantea nuevas interrogantes sobre la naturaleza de estos misteriosos objetos y su utilidad para estudiar el espacio intergaláctico. Para observar el objeto, descubierto en 2019, el equipo científico usó el Karl G. Jansky Very Large Array (VLA), entre otros telescopios.

 

El objeto en cuestión, conocido como FRB 190520, fue descubierto por el telescopio FAST, un telescopio esférico de 500 metros de diámetro ubicado en China. El 20 de mayo de 2019 se produjo un destello que se descubrió en los datos del telescopio en noviembre de ese año. Las observaciones realizadas posteriormente con el telescopio FAST revelaron que, a diferencia de muchas otras FRB, este objeto emite destellos reiterados de ondas de radio.

 

Las observaciones realizadas con el VLA en 2020 permitieron determinar la ubicación de la fuente y, posteriormente, observarla en frecuencias de luz visible con el telescopio Subaru, en Hawái. De esa forma, se descubrió que las ráfagas provienen de la zona periférica de una galaxia enana situada a casi 3.000 millones de años luz de la Tierra. Asimismo, las observaciones del VLA revelaron que el objeto emite unas tenues ondas de radio de forma reiterada entre los destellos.

 

“Estas características se asemejan mucho a las del primer destello, cuya ubicación se logró determinar en 2016 (también gracias al VLA)”, señala Casey Law, de Caltech. En ese entonces, el hallazgo fue pionero en proporcionar información sobre el entorno y la distancia de una fuente de FRB. Sin embargo, la combinación de destellos reiterados y emisiones de radio intercaladas provenientes de una zona compacta distinguía el objeto de 2016 (llamado FRB 121102) de los demás fenómenos de tipo FRB conocidos hasta la fecha.

 

“Ahora conocemos dos objetos de este tipo, y eso plantea preguntas importantes”, afirma Casey Law, quien forma parte de un equipo internacional que publicó sus hallazgos en la revista Nature.

 

Las diferencias entre FRB 190520 y FRB 121102 y las demás fuentes de FRB avalan una teoría planteada anteriormente, según la cual podría haber dos tipos distintos de FRB.

 

“¿Las que se repiten son diferentes de las demás? ¿Y cómo explicar la persistente emisión de radio? ¿Es un fenómeno común?”, interroga Kshitij Aggarwal, estudiante de posgrado de la Universidad de West Virginia (WVU).

 

Según el equipo de investigadores, las FRB podrían ser el resultado de dos mecanismos distintos, o bien los objetos que los generan podrían comportarse de forma diferente en distintas etapas de su evolución. El origen más probable de las FRB son estrellas de neutrones superdensas nacidas de la explosión de una supernova o bien estrellas de neutrones con campos magnéticos ultrafuertes, llamados magnetoestrellas.

 

Una característica de FRB 190520 pone en tela de juicio la utilidad de las FRB para estudiar el material presente entre ellas y la Tierra. Por lo general, la comunidad científica analiza el efecto de dicho material en las ondas de radio emitidas por objetos distantes con el fin de estudiar el material en cuestión. Uno de esos efectos se genera cuando las ondas de radio atraviesan el espacio que contiene electrones libres, donde las ondas de frecuencias más altas viajan más rápido que las de frecuencias más bajas.

 

Ese efecto, conocido como dispersión, puede medirse para determinar la densidad de los electrones en el espacio entre el objeto y la Tierra, o, si se conoce o presupone su densidad, para hacer un cálculo aproximado de la distancia hasta el objeto. Así es como suele calcularse la distancia hasta los pulsares.

 

En el caso de FRB 190520, este método no funcionó. Un cálculo independiente de la distancia basado en el efecto Doppler causado por la expansión del Universo en la luz de la galaxia arrojó una distancia de casi 3.000 millones de años luz de la Tierra. Sin embargo, el destello presenta una cantidad de dispersión que normalmente equivaldría a una distancia de unos 8.000 a 9.500 millones de años luz.

 

“Esto significa que hay mucho material cerca de la FRB que perjudicaría cualquier intento de usarlo como parámetro para calcular la cantidad de gas existente entre las galaxias”, explica Kshitij Aggarwal. “De ser así en otros casos, no podríamos usar las FRB como instrumento cósmico de medición”, agrega.

 

El equipo señala que FRB 190520 puede ser una “recién nacida”, aún rodeada del denso material expulsado por la explosión de una supernova, de la que surgió la estrella de neutrones. A medida que se disipe ese material, la dispersión de las señales del destello también disminuiría. En este escenario, según plantean, los destellos reiterados también podrían ser una característica de FRB más jóvenes y mermar con el tiempo.

 

“El campo de los FRB está avanzando muy rápido, y todos los meses hay hallazgos nuevos. Dicho esto, sigue habiendo grandes interrogantes, y este objeto nos está entregando pistas desafiantes en relación a esas preguntas”, afirma Sarah Burke-Spolaor, de WVU.

 

El Observatorio Radioastronómico Nacional de Estados Unidos (NRAO) pertenece a la Fundación Nacional de Ciencia de los Estados Unidos y es operado por Associated Universities Inc. en virtud de un acuerdo de cooperación.

 

 

Un activo y reiterado Destello Rápida de Radio (FRB por su sigla en inglés) suscita nuevas interrogantes sobre la naturaleza de estos objetos y pone en duda su utilidad como instrumento cósmico de medición.

Contacto:

Dave Finley, Public Information Officer

(505) 241-9210

dfinley@nrao.edu

 

Representación artística de una estrella de neutrones

 

 

 

Destello Rápido de Radio FRB 190520

 

Imagen óptica de FRB 190520

 

 

Animación de la secuencia de eventos que producen el destello rápido de radio.

 

Crédito: Bill Saxton, NRAO/AUI/NSF.