Los telescopios Hubble y Spitzer ‘espían’ a una de las galaxias más jóvenes del universo

Investigadores del Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) y de la Universidad de La Laguna (ULL), en España, han liderado un trabajo que completa el primer análisis de las observaciones del cúmulo de galaxias Abell 2744, realizadas coordinadamente con dos telescopios espaciales: Hubble y Spitzer.

Como resultado, han descubierto una de las galaxias más distantes conocidas hasta la fecha, demostrando así el potencial del proyecto HST Frontier Fields (Campos Frontera del Hubble). Este trabajo será publicado por la revista científica Astronomy & Astrophysics Letters.

En este análisis también han participado investigadores de dos centros franceses (Institut de Recherche en Astrophysique et Planétologie de Toulouse y Centre de Recherche Astrophysique de Lyon), dos suizos (Universidad de Ginebra y École Polytechnique Federal de Lausanne) y la Universidad de Arizona, en EE UU.

Gracias a la gran calidad de los datos de las imágenes del Hubble, en el rango visible e infrarrojo cercano del espectro, y del Spitzer, en el infrarrojo, los astrofísicos han determinado las propiedades de esta joven galaxia con una precisión mayor que en estudios previos de otras muestras similares. Llamada Abell2744_Y1, es unas 30 veces más pequeña que la nuestra, la Vía Láctea, pero está formando nuevas estrellas a un ritmo, al memos, 10 veces mayor.

Desde la Tierra, vemos cómo fue esta galaxia 650 millones de años después del Big Bang. Su luz ha viajado por el universo unos 13.000 millones de años, siendo una de las galaxias más brillantes descubiertas en esas épocas cósmicas tan jóvenes. En astrofísica, cuanto más lejos se encuentra un objeto, más ha tardado su luz en llegarnos y, por tanto, más joven lo estamos viendo. De ahí que el estudio de Abell2744_Y1 añada nueva información sobre la densidad y las propiedades de las galaxias en el universo temprano.

Cúmulo de galaxias Abell 2744 captada por el Hubble. El recuadro muestra la región alrededor de la galaxia Abell2744_Y1, una de las galaxias más jóvenes del universo. (Foto: NASA, ESA, IAC et al.)

En la última reunión de la Sociedad Astronómica Americana, celebrada en Washington D.C. (EEUU) el mes pasado, el Instituto Científico del Telescopio Espacial Hubble (STScI) presentó el HST Frontier Fields, su programa más emblemático para los próximos tres años.

En el marco de este programa, tres de los más poderosos telescopios espaciales hasta la fecha –el Hubble, el Spitzer y el Chandra– dedicarán gran parte de su tiempo de observación a estudiar seis cúmulos de galaxias que, como lentes adicionales, actúan amplificando la luz de las fuentes de fondo, incluyendo galaxias muy débiles hasta el borde del universo observable. Esto permitirá estudiar por primera vez galaxias más débiles y más pequeñas en los primeros mil millones de años del universo.

La primera imagen de larga exposición del cúmulo Abell 2744, obtenida en los últimos meses, es la más profunda obtenida hasta ahora de un cúmulo de galaxias y es comparable a la anterior, llamada Hubble Ultra Deep Field. Todos los cúmulos de Frontier Fields han sido cuidadosamente seleccionados y son los ideales para este tipo de estudio.

Gracias al efecto de lente gravitatoria que los cúmulos producen, la luz de las galaxias de fondo se multiplica en gran medida. De esta forma, el Hubble se convierte, en la práctica, en un telescopio con una superficie colectora cientos de veces mayor.

Nicolas Laporte, investigador post-doctoral en el IAC y experto en la búsqueda de galaxias muy distantes, se muestra muy satisfecho por la calidad de estas imágenes: “Esperábamos encontrar galaxias muy lejanas cerca del centro del cúmulo, donde la amplificación de la luz es máxima. Sin embargo, esta galaxia está muy cerca del borde de la imagen, donde la luz apenas ha sido amplificada. Hemos sido muy afortunados encontrándola en el pequeño campo de visión del Hubble. En un estudio relacionado dirigido por Hakim Atek (EPFL, Lausana), se han analizado muchas otras galaxias, pero ninguna de ellas es tan distante como Abell2744_Y1”.

El análisis de las observaciones con el telescopio espacial Spitzer ha sido fundamental para estimar las propiedades de Abell2744_Y1. Alina Streblyanska, investigadora post -doctoral en el IAC, comenta que los datos de Spitzer combinados con los del Hubble proporcionan una buena estimación de la distancia a la que se encuentra esta galaxia. “Sugieren igualmente que Abell2744_Y1 contiene no sólo estrellas, sino también una gran cantidad de gas”.

Ismael Pérez Fournon, profesor de la Universidad de La Laguna y responsable del grupo del IAC, recuerda que el año pasado ya contribuyeron al descubrimiento de una 'fábrica' de estrellas excepcional en los inicios del Universo, llamada “HFLS3”, gracias al observatorio espacial Herschel. “En ese caso, se trataba de una galaxia con propiedades extremas en el infrarrojo lejano, observada 880 millones años después del Big Bang. Abell2744_Y1 es una galaxia más pequeña, menos masiva, pero más distante y mucho más representativa de los inicios del universo. Ambos tipos son importantes para entender cómo se formaron y evolucionaron las galaxias”.

En coordinación con las observaciones del Hubble, los telescopios espaciales Spitzer y Chandra  (rayos X) también están tomando imágenes de muy larga exposición de los Frontier Fields. Desde finales de 2013, los datos del primer cúmulo de galaxias observado -Abell 2744-, obtenidos por los dos primeros telescopios, están disponibles para su uso por la comunidad científica.

Las observaciones de los Frontier Fields con los telescopios espaciales Hubble, Spitzer y Chandra se encuentran en una fase inicial, pero ya han demostrado el excepcional potencial de este nuevo proyecto para el estudio de los primeros objetos luminosos del Universo.

Como ha ocurrido con otras iniciativas del Hubble en campos profundos, muchos otros observatorios de todo el mundo y en el espacio se unirán a este proyecto con observaciones adicionales de los “Campos Frontera”. Un legado científico sin precedentes para estudios con los grandes telescopios actuales, como el Gran Telescopio Canarias (GTC), los futuros supertelescopios en tierra y espaciales, entre ellos el E-ELT y el Telescopio Espacial James Webb. (Fuente: IAC)
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