Las galaxias primitivas disparan la luz fantástica alrededor de la vía láctea

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Nuestra espiral estrellada, la Vía Láctea, es muy antigua. De hecho, es casi tan antiguo como el Universo visible. Las estimaciones más recientes indican que nuestra Galaxia tiene 13.510 millones de años, una elegante y majestuosa rueda motriz primigenia que gira en la inmensidad de Spacetime. Las galaxias que realizan una danza giratoria a través del cosmos nacieron en tiempos muy antiguos, y sus estrellas comenzaron a iluminar el Universo primordial menos de mil millones de años después de su nacimiento en el Big Bang hace casi 14 mil millones de años. En agosto de 2018, un equipo de astrónomos internacionales lanzó sus nuevos descubrimientos que demuestran que algunas de las galaxias satélites más débiles que orbitan nuestra propia Vía Láctea están entre las primeras en nacer en el Universo. Con el nacimiento de las primeras galaxias, el Universo se encendió como la llama de una vela, poniendo fin a lo que se llama la Edad Oscura Cósmica cuando era una expansión de una oscuridad increíble e inimaginable.

La nueva investigación fue realizada por un equipo de científicos, incluidos los físicos Dr. Carlos Frenk y Dr. Alis Deason del Instituto de Cosmología Computacional (ICC) en la Universidad de Durham (Reino Unido) y el Dr. Sownak Bose del Centro Harvard-Smithsonian de Astrofísica (CfA) en Cambridge, Massachusetts (EE. UU.). Sus hallazgos sugieren que las galaxias satélites denominadas Seque-1, Bootes I, Tucana II y Ursa Major I tienen más de 13 mil millones de años.

El profesor Carlos Frenk, director de la ICC de la Universidad de Durham, señaló en un comunicado de prensa de la Universidad de Durham del 17 de agosto de 2018 que “encontrar algunas de las primeras galaxias que se formaron en nuestro Universo orbitando en el propio patio trasero de la Vía Láctea es el equivalente astronómico de encontrar los restos de Los primeros humanos que habitaron la Tierra. Es sumamente emocionante. Nuestro hallazgo respalda el modelo actual para la evolución de nuestro Universo, el modelo Lambda-frío-oscuro-materia en el que las partículas elementales que forman la materia oscura impulsan la evolución cósmica. “

La materia oscura es una forma misteriosa de materia que no se parece a la materia atómica conocida en la Tabla Periódica de los Elementos. Muchos físicos sugieren que la materia oscura está compuesta de partículas exóticas no atómicas que no interactúan con la luz o con cualquier otra forma de radiación electromagnética, por lo que la materia oscura es invisible. A pesar de su intrigante transparencia, los científicos están casi seguros de que la materia oscura realmente existe porque sus efectos gravitatorios se pueden observar en aquellos objetos que los astrónomos pueden ver, como las estrellas, las galaxias estrelladas y las nubes de gas brillante. La materia oscura es mucho más abundante que la materia atómica “ordinaria” que compone los componentes del Cosmos que los seres humanos en la Tierra encuentran familiar.

El fin de las edades oscuras cosmológicas

Los primeros átomos fueron átomos de hidrógeno: el hidrógeno es el elemento atómico más simple y más abundante y más ligero del Universo. El hidrógeno se formó por primera vez en la bola de fuego exponencial en expansión del Big Bang (Big Bang Nucleosynthesis) . Los átomos de hidrógeno que existían cuando el Universo tenía solo 380,000 años de antigüedad se reunieron para crear nubes, y luego comenzaron a enfriarse lentamente y formarse en pequeñas manchas, o halos , que estaban compuestos de la exótica materia oscura.

Esta fase de enfriamiento se conoce generalmente como Edad Oscura Cósmica y duró aproximadamente 100 millones de años. Con el paso del tiempo, el gas que finalmente se había enfriado dentro de los halos se volvió inestable y, como resultado de esta inestabilidad, nació la primera generación de estrellas bebés ardientes. Estos objetos recién nacidos fueron las primeras galaxias en habitar el Universo primordial.

El nacimiento de las primeras galaxias encendió los fuegos del Universo y llevó a la Edad Oscura Cósmica a un final brillante. El modelo más ampliamente aceptado que explica la formación de galaxias, el escenario de abajo hacia arriba , sugiere que galaxias grandes como la Vía Láctea eran raras en el antiguo Cosmos, y que alguna vez adquirieron sus masas más maduras como resultado de colisiones y fusiones de relativamente pequeñas. Estructuras protogalácticas en el universo antiguo. La mayoría de las galaxias primitivas tenían solo una décima parte del tamaño de nuestra gran galaxia, pero eran igual de luminosas porque estaban creando rápidamente miles de estrellas bebé ardientes. Estas estructuras galácticas muy brillantes, aunque pequeñas y antiguas, sirvieron como “embriones” que se convirtieron extremadamente en las galaxias maduras que hacen que la luz del Fantástico viaje en el Universo de hoy.

En la franja de extraña oscuridad que era el Universo primigenio, nubes opacas de gas prístino se encontraron y luego se reunieron a lo largo de los filamentos terribles y extremadamente masivos que tejen lo que los cosmólogos llaman la Red Cósmica . Esta extraña estructura en forma de red también se ha comparado con una esponja natural o, alternativamente, un panal. Estos filamentos masivos, que forman la estructura a gran escala del Universo, están compuestos de la exótica materia oscura . Estos filamentos de materia oscura son el andamiaje que sostiene galaxias, grupos de galaxias y cúmulos de galaxias, que se extienden a lo largo de esta extraña red cósmica como brillantes gotas de rocío en la red de alguna araña misteriosa y oculta. La materia oscura es mucho más abundante que la llamada materia atómica “ordinaria”. Aunque la materia atómica “ordinaria” representa un insignificante 4% de la energía de masas del Cosmos, es lo que hizo posible la vida. La mayoría de los elementos más pesados, que componen la materia atómica “ordinaria”, se formaron en los corazones ardientes de miles de millones y miles de millones de estrellas que se crearon tremendamente más pesadas que los elementos atmosféricos de los más ligeros. El Big Bang solo creó los elementos atómicos más ligeros, hidrógeno, helio y pistas de litio, pero las estrellas crearon el resto. Además, cuando las estrellas masivas terminaron sus “vidas” de fusión nuclear en supernovas catastróficas, crearon los elementos atómicos más pesados ​​de todos, como el oro. El hierro en tu sangre, el calcio en tus huesos, el agua que bebes, el oxígeno que respiras fueron creados por cortesía de las estrellas. Somos cosas de estrellas.

Las galaxias primitivas eran oscuras, opacas gotas de gas de hidrógeno prístino, cayendo suavemente hacia los corazones de halos de materia oscura , y estas protogalaxias arrebataron la primera generación de estrellas. Las estrellas deslumbrantes y el gas resplandeciente caliente iluminaron lo que había sido una extensión turbia.

Los satélites del circo de nuestra galaxia

Nuestra Vía Láctea tiene varias galaxias más pequeñas que están unidas gravitacionalmente a ella como parte del subgrupo de nuestra Galaxia. Nuestra galaxia anfitriona, y su séquito acompañante de pequeñas galaxias satélite, son parte del cúmulo de galaxias locales, apropiadamente apodadas como Grupo Local.

Hay 59 galaxias más pequeñas conocidas por hacer su danza cósmica dentro de los 1,4 millones de años luz de la Vía Láctea. Sin embargo, no todos ellos están en órbita alrededor de nuestra galaxia. De hecho, algunas de estas galaxias más pequeñas pueden estar orbitando otras galaxias satélite. Las Grandes y Pequeñas Nubes de Magallanes son las únicas galaxias satélite que se pueden ver sin la ayuda de binoculares o telescopios, y ambas se han observado con el ojo humano sin ayuda desde tiempos prehistóricos. Las mediciones obtenidas por los astrónomos en 2006, utilizando el Telescopio Espacial Hubble (HST) , indican que el dúo de Nubes de Magallanes realmente puede estar viajando demasiado rápido para estar en órbita alrededor de la Vía Láctea. De las pequeñas galaxias que se confirmó que están en órbita, la más grande es la Galaxia elíptica enana de Sagitario , que tiene un diamenter de unos 8,500 años luz, o aproximadamente una quinta parte de nuestra Vía Láctea.

Los satélites de nuestra Galaxia orbitan desde aproximadamente 1,000 años luz del borde exterior de su disco hasta el borde exterior de su halo de materia oscura a aproximadamente 980 x 10 hasta la tercera potencia de años luz desde el centro galáctico. Los pequeños satélites galácticos en circulación generalmente se agotan de gas hidrógeno cuando se comparan con los que están en órbita más lejos. Esto se debe al estricto gas abrasador del halo de la Vía Láctea que elimina el gas frío de los desafortunados satélites. Los satélites que permanecen más allá de esa región aún logran mantener un firme control sobre las abundantes profundidades del gas.

La trágica galaxia esferoidal enana de Sagitario está siendo devorada actualmente por la Vía Láctea, y está condenada a viajar a través de ella en los próximos 100 millones de años. La Corriente de Sagitario es una cinta de estrellas que se cree que fue un disco de galaxia enana en órbita que ha sido completamente interrumpida por el poderoso y despiadado abrazo gravitatorio de nuestra Galaxia.

Tropezando la luz fantastica

El equipo de científicos internacionales que publicó sus nuevos hallazgos en agosto de 2018 identificó dos poblaciones distintas de galaxias satélites que rodean la nuestra.

Los primeros pobladores consistían en galaxias muy débiles que en realidad nacieron durante la Edad Oscura Cósmica primordial. La segunda población es algo más brillante y está formada por galaxias que nacieron cientos de millones de años después. Esta última población de satélites ligeramente más brillantes surgió cuando el hidrógeno que había sido ionizado por la intensa radiación ultravioleta (lanzada al espacio por las primeras estrellas) podía enfriarse en halos más masivos de la materia oscura invisible .

Los investigadores se sintieron más alentados cuando descubrieron que un modelo de formación de galaxias, que habían descrito previamente, estaba de acuerdo con los nuevos datos. Esto les permitió continuar para determinar los tiempos de formación de las galaxias satélites.

“Un aspecto agradable de este trabajo es que resalta la complementariedad entre las predicciones de un modelo teórico y datos reales. Hace una década, las galaxias más cercanas a la Vía Láctea habrían caído bajo el radar. Censos de galaxias actuales y futuros , un nuevo tesoro de las galaxias más pequeñas ha salido a la luz, lo que nos permite probar modelos teóricos en nuevos regímenes “, explicó el Dr. Sownak Bose en el comunicado de prensa de la Universidad de Durham del 17 de agosto de 2018 . El Dr. Bose era doctor en medicina en el ICC cuando comenzó esta investigación y ahora es investigador en la CfA.

La poderosa radiación ultravioleta, lanzada al espacio-tiempo por la primera generación de galaxias para bailar en el Cosmos, destruyó los átomos de hidrógeno persistentes al ionizarlos , lo que significa que eliminó sus electrones. Esto hizo difícil que este gas se enfríe adecuadamente para dar a luz a las fugaces estrellas bebés. Aunque parezca contrario a la intuición, las cosas tienen que ponerse muy frías para que se forme una nueva estrella.

El antiguo proceso de formación galáctica se detuvo de golpe y no se pudieron formar nuevas galaxias durante los próximos mil millones de años. Sin embargo, por fin, los halos de materia oscura se hicieron tan masivos que incluso el gas ionizado fue capaz de enfriarse. Se reanudó la formación de galaxias, creando galaxias brillantemente iluminadas por estrellas y magníficas como nuestra propia Vía Láctea.

El Dr. Alis Deason, que es investigador universitario de la Royal Society (Reino Unido) en el ICC, comentó a la prensa el 27 de agosto de 2018 que “este es un maravilloso ejemplo de cómo las observaciones de las galaxias enanas más pequeñas que residen en nuestra propia Vía Láctea pueden ser utilizado para aprender sobre el universo temprano “.

Los nuevos hallazgos se publican en The Astrophysical Journal.

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