Una Galaxia lejana, muy lejana podría revelar como se formaron las primeras estrellas
Original por Avaneesh Pandey
International Business Times Marzo 9, 2017
Todos nosotros estamos, como Carl Sagan alguna vez destaco, hechos de polvo de estrellas. Usted, su pantalla en donde está leyendo estas palabras, la silla en que esta sentado y el planeta en donde usted vive son todos el resultado de 13,8 miles de millones de años de evolución cósmica — un proceso que comenzó con el nacimiento y muerte de las primeras estrellas.
Comprensiblemente, obtener un claro cuadro de los años de formación del Universo — la era cuando las primeras estrellas y galaxias se “encendieron” — es de vital interés para los científicos. Una manera en como esto puede ser hecho es mediante estudiar las galaxias distantes, a través de las cuales tenemos una mirada de como eran el universo primigenio.
En un estudio publicado en la última edición del Astrophysical Journal Letters, un equipo de investigadores asociados con el observatorio localizado en el desierto de Atacama en Chile (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array -ALMA-) describe la detección de una galaxia que brilla en medio de una nube de polvo vista en un punto del Universo este tenía cuando tenia 600 millones de años (esta a una distancia de 13,2 miles de millones de años luz). Esta galaxia, denominada A2744_YD4, es solo la galaxia más remota que ha sido observada por el ALMA, y es también la detección más distante de una nube de polvo y de oxigeno.
Se estima que esta galaxia contiene una cantidad de polvo equivalente a seis millones de veces la masa de nuestro sol. La presencia de polvo cósmico muestra que la formación de estrellas en el Universo comenzó 200 millones de años antes de la época en la cual la galaxia esta siendo observada.
La impresión artística muestra que una muy distante y joven galaxia A2744_YD4 podría lucir. Las observaciones usando el ALMA han mostrado que esta galaxia, es observada cuando el Universo tenía el 4% de la edad actual edad, ella es rica en polvo. Tal polvo fue producido por una primera generación de estrellas y esas observaciones proporcionan una mirada en el nacimiento y las muertes explosivas de las muy primeras estrellas en el Universo. Crédito de la imagen: ESO/M. Kornmesser
“Los elementos químicos en estos [polvos cósmicos] granos son forjados en las estrellas y son dispersados a través del cosmos cuando las estrellas murieron, son las explosiones de las más espectaculares supernovas, el destino final de las estrellas masivas de corta vida,” declaración oficial del Observatorio Europeo del Sur, el cual opera el ALMA, “Hoy, este polvo es abundante y son los bloques de construcción claves en la formación de las estrellas, planetas y moléculas complejas, pero esto en el Universo primitivo — antes de que las primeras generaciones de estrellas se extinguieran — era escaso.”
Los telescopios del ALMA también reveló la presencia de oxigeno ionizado en la galaxia, siendo el más lejano — y estas eran las más tempranas — las fuentes de gas en el Universo. La presencia de oxigeno en esta galaxia distante nos da una pista de como y cuando las primeras galaxias se formaron y que causó la “reionización”i cósmica.
El Universo comenzó su existencia explotando hace 13,8 miles de millones de años en un evento conocido como el Big Bang (la Gran Explosión). En el comienzo el cosmos era una sopa caliente de gas ionizado — con electrones e iones de Hidrógeno y Helio moviéndose frenéticamente. Luego de aproximadamente 400.000 años luego del Big Bang, el Universo entró en la era de la “recombinación”.ii cuando este comenzó a enfriarse lo suficiente para permitir que los iones se recombinaron en átomos. Aun cuando de esta era se cree es la primera luz que brilló en el Universo, esto no duró mucho. El Universo pronto estuvo inmerso en las “edades de la obscuridad” — el tiempo antes del nacimiento de las primeras estrellas.
Cuando la primera generación de estrellas nacieron, ellas emitieron una fuerte radiación que ionizó el hidrógeno otra vez, y esto llevó a la formación -síntesis- de otros elementos más pesados tales como el carbón y el oxigeno. Los científicos creen que estudiando los elementos pesados de esta era proporcionaría claves esenciales que desencadenaron la reionización y que llevaron al nacimiento de las primeras galaxias cerca de 100 millones de años luego del Big Bang.
“Además las medidas de este tipo ofrece los más excitantes prospectos para trazar la formación de las estrellas y de la creación de los más pesados elementos químicos incluso más allá en el Universo primigenio,” declaró el líder del estudio Nicolas Laporte de la University College London.
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i. La reionización es un proceso que ocurrió tras la época en que comenzó la formación de galaxias, y es la segunda mayor fase de cambio del hidrógeno en el universo. La primera es la recombinación, ocurrió con un desplazamiento al rojo de {displaystyle z=1100} {displaystyle z=1100} (400 000 años tras el Big Bang), en el tiempo en que el enfriamiento debido a la expansión del universo lo condujo a una temperatura en que la tasa de recombinación del hidrógeno era mayor que la de ionización, permitiendo que los protones se recombinasen con electrones para formar átomos neutros. Se piensa que la reionización ocurrió cuando las primeras generaciones de estrellas de población III y quásars emitieron radiación que reionizó el universo, volviendo a hacerlo un plasma ionizado ( {displaystyle 6<z<20} {displaystyle 6<z<20}; 150-1000 millones de años tras el big bang).
ii. Los átomos de hidrógeno y helio se empiezan a formar y la densidad del Universo disminuye. Durante la recombinación ocurre el desemparejamiento, causando que los fotones evolucionen independientemente de la materia. Esto significa en gran medida, que los fotones que componen el fondo cósmico de microondas son un dibujo del Universo de esa época.
Original por Avaneesh Pandey
International Business Times Marzo 9, 2017
Todos nosotros estamos, como Carl Sagan alguna vez destaco, hechos de polvo de estrellas. Usted, su pantalla en donde está leyendo estas palabras, la silla en que esta sentado y el planeta en donde usted vive son todos el resultado de 13,8 miles de millones de años de evolución cósmica — un proceso que comenzó con el nacimiento y muerte de las primeras estrellas.
Comprensiblemente, obtener un claro cuadro de los años de formación del Universo — la era cuando las primeras estrellas y galaxias se “encendieron” — es de vital interés para los científicos. Una manera en como esto puede ser hecho es mediante estudiar las galaxias distantes, a través de las cuales tenemos una mirada de como eran el universo primigenio.
En un estudio publicado en la última edición del Astrophysical Journal Letters, un equipo de investigadores asociados con el observatorio localizado en el desierto de Atacama en Chile (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array -ALMA-) describe la detección de una galaxia que brilla en medio de una nube de polvo vista en un punto del Universo este tenía cuando tenia 600 millones de años (esta a una distancia de 13,2 miles de millones de años luz). Esta galaxia, denominada A2744_YD4, es solo la galaxia más remota que ha sido observada por el ALMA, y es también la detección más distante de una nube de polvo y de oxigeno.
Se estima que esta galaxia contiene una cantidad de polvo equivalente a seis millones de veces la masa de nuestro sol. La presencia de polvo cósmico muestra que la formación de estrellas en el Universo comenzó 200 millones de años antes de la época en la cual la galaxia esta siendo observada.
La impresión artística muestra que una muy distante y joven galaxia A2744_YD4 podría lucir. Las observaciones usando el ALMA han mostrado que esta galaxia, es observada cuando el Universo tenía el 4% de la edad actual edad, ella es rica en polvo. Tal polvo fue producido por una primera generación de estrellas y esas observaciones proporcionan una mirada en el nacimiento y las muertes explosivas de las muy primeras estrellas en el Universo. Crédito de la imagen: ESO/M. Kornmesser
“Los elementos químicos en estos [polvos cósmicos] granos son forjados en las estrellas y son dispersados a través del cosmos cuando las estrellas murieron, son las explosiones de las más espectaculares supernovas, el destino final de las estrellas masivas de corta vida,” declaración oficial del Observatorio Europeo del Sur, el cual opera el ALMA, “Hoy, este polvo es abundante y son los bloques de construcción claves en la formación de las estrellas, planetas y moléculas complejas, pero esto en el Universo primitivo — antes de que las primeras generaciones de estrellas se extinguieran — era escaso.”
Los telescopios del ALMA también reveló la presencia de oxigeno ionizado en la galaxia, siendo el más lejano — y estas eran las más tempranas — las fuentes de gas en el Universo. La presencia de oxigeno en esta galaxia distante nos da una pista de como y cuando las primeras galaxias se formaron y que causó la “reionización”i cósmica.
El Universo comenzó su existencia explotando hace 13,8 miles de millones de años en un evento conocido como el Big Bang (la Gran Explosión). En el comienzo el cosmos era una sopa caliente de gas ionizado — con electrones e iones de Hidrógeno y Helio moviéndose frenéticamente. Luego de aproximadamente 400.000 años luego del Big Bang, el Universo entró en la era de la “recombinación”.ii cuando este comenzó a enfriarse lo suficiente para permitir que los iones se recombinaron en átomos. Aun cuando de esta era se cree es la primera luz que brilló en el Universo, esto no duró mucho. El Universo pronto estuvo inmerso en las “edades de la obscuridad” — el tiempo antes del nacimiento de las primeras estrellas.
Cuando la primera generación de estrellas nacieron, ellas emitieron una fuerte radiación que ionizó el hidrógeno otra vez, y esto llevó a la formación -síntesis- de otros elementos más pesados tales como el carbón y el oxigeno. Los científicos creen que estudiando los elementos pesados de esta era proporcionaría claves esenciales que desencadenaron la reionización y que llevaron al nacimiento de las primeras galaxias cerca de 100 millones de años luego del Big Bang.
“Además las medidas de este tipo ofrece los más excitantes prospectos para trazar la formación de las estrellas y de la creación de los más pesados elementos químicos incluso más allá en el Universo primigenio,” declaró el líder del estudio Nicolas Laporte de la University College London.
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i. La reionización es un proceso que ocurrió tras la época en que comenzó la formación de galaxias, y es la segunda mayor fase de cambio del hidrógeno en el universo. La primera es la recombinación, ocurrió con un desplazamiento al rojo de {displaystyle z=1100} {displaystyle z=1100} (400 000 años tras el Big Bang), en el tiempo en que el enfriamiento debido a la expansión del universo lo condujo a una temperatura en que la tasa de recombinación del hidrógeno era mayor que la de ionización, permitiendo que los protones se recombinasen con electrones para formar átomos neutros. Se piensa que la reionización ocurrió cuando las primeras generaciones de estrellas de población III y quásars emitieron radiación que reionizó el universo, volviendo a hacerlo un plasma ionizado ( {displaystyle 6<z<20} {displaystyle 6<z<20}; 150-1000 millones de años tras el big bang).
ii. Los átomos de hidrógeno y helio se empiezan a formar y la densidad del Universo disminuye. Durante la recombinación ocurre el desemparejamiento, causando que los fotones evolucionen independientemente de la materia. Esto significa en gran medida, que los fotones que componen el fondo cósmico de microondas son un dibujo del Universo de esa época.