ALMA localiza galaxias tempranas en tiempo récord

Un equipo de astrónomos ha utilizado el nuevo conjunto ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) para localizar la ubicación de 100 de las galaxias con mayor formación estelar del universo temprano.
Esta imagen muestra acercamientos de una selección de esas galaxias. Las observaciones de ALMA, en rangos submilimétricos, se muestran en naranja/rojo y dejan ver una imagen infrarroja de la región vista por la cámara IRAC, instalada en el telescopio espacial Spitzer.
El mejor mapa que se había hecho hasta el momento de esas polvorientas galaxias distantes se llevó a cabo utilizando el telescopio APEX (Atacama Pathfinder Experiment), pero las observaciones no eran lo suficientemente precisas como para identificar estas galaxias de manera inequívoca en imágenes tomadas en otras longitudes de onda. ALMA necesitó tan solo dos minutos por galaxia para localizar a cada una de ellas en una diminuta región 200 veces más pequeña que la amplia mancha de APEX, y con una sensibilidad tres veces mayor.
Crédito:
ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), J. Hodge et al., A. Weiss et al., NASA Spitzer Science Center

Un equipo de astrónomos ha utilizado el nuevo conjunto ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) para localizar la ubicación de 100 de las galaxias con mayor formación estelar del universo temprano. ALMA es tan potente que, en solo unas horas, ha podido observar estas galaxias tantas veces como lo han hecho todos los telescopios de su tipo del mundo entero durante un periodo de más de una década.

El estallido de nacimientos estelares más fértil del universo temprano tuvo lugar en galaxias distantes que contenían gran cantidad de polvo cósmico. Estas galaxias tienen una importancia clave para nuestro conocimiento de la formación y evolución de las galaxias a lo largo de la historia del Universo, pero el polvo las oscurece y hace difícil su identificación con telescopios de luz visible. Para lograrlo, los astrónomos deben utilizar telescopios que observen la luz en longitudes de onda más largas, en torno a un milímetro, como hace ALMA.

“Los astrónomos han esperado este tipo de datos durante una década. ALMA es tan potente que ha revolucionado la forma en que observamos esas galaxias, incluso cuando el conjunto del telescopio aún no había terminado de completarse, como fue el caso de estas observaciones”, afirma Jacqueline Hodge (Instituto Max-Planck de Astronomía, Alemania) autora principal del artículo que presenta los resultados de ALMA.

Un equipo de astrónomos ha utilizado el nuevo conjunto ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) para localizar la ubicación de 100 de las galaxias con mayor formación estelar del universo temprano.
El mejor mapa que se había hecho hasta el momento de esas polvorientas galaxias distantes se llevó a cabo utilizando el telescopio APEX (Atacama Pathfinder Experiment), pero las observaciones no eran lo suficientemente precisas como para identificar estas galaxias de manera inequívoca en imágenes tomadas en otras longitudes de onda. ALMA necesitó tan solo dos minutos por galaxia para localizar a cada una de ellas en una diminuta región 200 veces más pequeña que la amplia mancha de APEX, y con una sensibilidad tres veces mayor.
Esta imagen muestra seis de las galaxias captadas en las nuevas y precisas observaciones de ALMA (en color rojo). Los grandes círculos rojos indican las regiones en las que las galaxias fueron detectadas por APEX. Este telescopio, más antiguo, no era lo suficientemente preciso para localizar e identificar estas galaxias, y en cada círculo aparecen numerosos candidatos. Las observaciones de ALMA, en el rango submilimétrico, se muestran sobre una imagen infrarroja de la región vista por la cámara IRAC, instalada en el telescopio espacial Spitzer (en azul).
Crédito:
ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), APEX (MPIfR/ESO/OSO), J. Hodge et al., A. Weiss et al., NASA Spitzer Science Center

El mejor mapa que se había hecho hasta el momento de esas polvorientas galaxias distantes se llevó a cabo utilizando el telescopio APEX (Atacama Pathfinder Experiment) operado por ESO. APEX llevó a cabo un sondeo de una parte del cielo del tamaño de la Luna llena [1], y detectó 126 galaxias de este tipo. Pero, en sus imágenes, cada estallido de formación estelar aparecía como una mancha más o menos difusa, tan amplia que cubría más de una galaxia (lo cual podía comprobarse estudiando imágenes más precisas tomadas en otras longitudes de onda). Al no saber exactamente cuál de esas galaxias estaba formando estrellas, los astrónomos veían obstaculizados sus estudios sobre formación estelar en el universo temprano.

Biografía de 105 galaxias

Un proyecto liderado por el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) ha desvelado la historia de 105 galaxias del universo cercano desde su origen. La información se desprende del proyecto de observación Calar Alto Legacy Integral Field Area survey (CALIFA, de sus siglas en inglés).

Los resultados del proyecto, que se publican mañana en un artículo de la revista The Astrophysical Journal Letters,indican que el ritmo de formación estelar es el mismo para todas las regiones de todas las galaxias excepto en aquellas de tamaño masivo. Estas últimas presentan un pico en su ritmo de crecimiento, en los albores de su formación, mucho más elevado que el resto. De hecho, las zonas centrales de la galaxia y, por tanto, las más antiguas se formaron a un ritmo superior al resto. De esta observación se deprende que las galaxias masivas crecen de dentro hacia fuera.

La Vía Láctea, una galaxia de baja masa que, según el estudio, creció lentamente y de forma uniforme. Fuente: NASA/JPL-Caltech/R. Hurt

“El pico de crecimiento máximo de una galaxia masiva se alcanza cuando esta tiene una masa de pocas decenas de miles de millones de masas solares, después, el ritmo desciende y se equipara al del resto de galaxias”, explica el investigador del Instituto de Astrofísica de Andalucía del CSIC Enrique Pérez, que ha dirigido la investigación. Según sus cálculos, este pico en el ritmo de crecimiento tiene una duración de entre 5.000 y 7.000 millones de años.

Se esclarece la evolución química del universo a lo largo de los últimos diez mil millones de años

Un estudio, liderado por el Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA-CSIC), analiza veinte mil galaxias comprendidas en el muestreo zCOSMOS. Concluye que las galaxias más distantes tienen menor proporción de elementos pesados que las del universo local, lo que confirma el modelo jerárquico de formación de galaxias

Existe un enorme abismo entre la composición química del universo primigenio, prácticamente formado por hidrógeno (93%) y helio (7%) y la composición actual, con proporciones variables de una larga lista de elementos (carbono, oxígeno, hierro, nitrógeno…). El estudio de la evolución química de las galaxias resulta esencial para la comprensión de la historia del universo, y un reciente estudio liderado por Enrique Pérez Montero (IAA-CSIC) ha despejado dudas al respecto: las galaxias más distantes, -y, por lo tanto, más jóvenes- tienen menor proporción de elementos pesados que las del universo local, confirmando así el modelo que afirma que las grandes galaxias se formaron a partir de la fusión de otras más pequeñas.

Fueron las estrellas las que, a través de las reacciones nucleares que se producen en su centro, operaron el cambio y aumentaron la proporción de metales (en astrofísica, los elementos más pesados que el hidrógeno y el helio). “Es como una fábrica, un enorme horno en el que el hidrógeno da lugar a elementos más pesados, que se liberan al medio a través de vientos y de expulsión de material en las explosiones de supernova”, apunta Enrique Pérez Montero, investigador del Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA-CSIC).

El universo local (2 Mass Survey)

Nueva explicación sobre las ‘pocas’ galaxias satélite de la Vía Láctea

Las galaxias enanas más lejanas del grupo al que pertenece la Vía Láctea se mueven tan rápido que su gas ‘desaparece’ durante el viaje. Este es el mecanismo que plantean investigadores de la colaboración internacional CLUES para explicar por qué la Vía Láctea tiene un número de galaxias satélite de este tipo menor al esperado. Las simulaciones se han llevado a cabo en el supercomputador MareNostrum del CNS-BSC de Barcelona.

La comunidad científica asume que la materia oscura y las galaxias se agrupan en el universo formando una intrincada red de filamentos y zonas vacías que se asemejan a la tela de una araña: la ‘telaraña cósmica’ (cosmic web, en inglés).

Las simulaciones numéricas indican que se deben de formar un número gigantesco de galaxias enanas. Unas acaban siendo atraídas por otras más masivas y se fusionan con ellas, pero otras consiguen sobrevivir y orbitan como satélites de las galaxias más grandes.

Una galaxia como la Vía Láctea debería tener diez veces más galaxias satélites enanas de las que se han descubierto hasta la fecha, según los cálculos. Ahora, miembros de la colaboración internacional Constrained Local UniversE Simulations (CLUES) ha estudiado este problema mediante el análisis de simulaciones. El objetivo, reproducir la formación de nuestro universo más cercano.

Para ello, los investigadores han utilizado las medidas de las posiciones y velocidades de las galaxias más cercanas a nosotros que se encuentran a una distancia de hasta un centenar de millones de años luz. A partir de estos datos, se recrean las condiciones donde se supone que la Vía Láctea, y su galaxia hermana, la galaxia de Andrómeda se empezaron a formar hace unos 10 mil millones de años.

El límite del sistema solar se le resiste a la ‘Voyager 1’

Cuando se cumplen 35 años de su lanzamiento, la sonda Voyager 1 está llegando a los confines del sistema solar pero puede que no esté tan cerca de la frontera como se pensaba hasta ahora. Así lo revela un estudio que investigadores de la Universidad Johns Hopkins (EEUU) publican esta semana en la revista Nature.

http://www.nasa.gov/multimedia/videogallery/index.html?media_id=150791351

Un estudio de la Universidad Johns Hopkins de Maryland (EEUU) concluye que la sonda espacial Voyager 1, lanzada el 5 de septiembre de 1977, no está tan cerca de la heliopausa (el límite donde desaparece el viento solar y comienza el medio interestelar) como consideraban los científicos.

La Voyager 1 está ahora en la heliofunda –la región anterior a la heliopausa– donde el viento solar disminuye y se empiezan a manifestar los efectos del medio interestelar. En esta zona de transición es en la que se supone que el plasma solar se desvía de su trayectoria radial a otra meridional.

Pero desde 2011, la sonda Voyager 1 se fue reorientando periódicamente para medir este flujo norte-sur, y los resultados muestran que no existe viento meridional significativo. Los nuevos datos indican que, al contrario de lo que se pensaba, la sonda no está a punto de cruzar la frontera del sistema solar.

Detectada una galaxia formada 200 millones de años tras el Big Bang

La galaxia MACS1149-JD data de la reionización, una etapa aún poco conocida pero fundamental para trazar la historia del universo

Source: Hubblesite.org

Un estudio internacional en el que ha participado el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) ha hallado una galaxia que data de la reionización, una época del universo aún inexplorada (se encuentra fuera de la sensibilidad de los telescopios), pero cuyo conocimiento resulta esencial para trazar la historia cosmológica. El trabajo saldrá publicado en el próximo número de la revista Nature. El hallazgo, realizado con los telescopios espaciales Hubble y Spitzer, ha sido posible gracias al efecto de lente gravitatoria producido por un cúmulo de galaxias situado en la trayectoria de la luz de MACS1149-JD, la galaxia recién detectada, cuya luminosidad se vio magnificada.

La observación del universo lejano implica adentrarse en su pasado: debido al tiempo que la luz tarda en alcanzarnos, vemos el Sol cuando era ocho minutos más joven. Así, si la luz de una galaxia ha tardado en alcanzarnos 13.200 millones de años, estamos viéndola tal y como era en el universo primitivo (el universo tiene una edad estimada de 13.700 millones de años). Ese es el caso de MACS1149-JD, una galaxia muy débil que se halla entre las galaxias conocidas más distantes.

“La mayor parte de los objetos de este tipo que se conocen son extremadamente débiles y no se puede decir mucho sobre ellos más allá de que existen. Sin embargo, la luz que nos llega de MACS1149-JD está amplificada casi 15 veces por el efecto de lente gravitatoria del cúmulo que se encuentra en su camino y que actúa como una lupa cósmica. Esto nos permitirá estudiarlo en detalle con otros telescopios y, por tanto, caracterizar las propiedades de las primeras galaxias que aparecieron después del Big Bang”, señala el investigador del CSIC Txitxo Benítez, del Instituto de Astrofísica de Andalucía.

El fin de la ‘era oscura’
“Calculamos que MACS1149-JD pudo formarse hace unos 13.500 millones de años, lo que la sitúa en una etapa verdaderamente interesante: se estima que las primeras estrellas surgieron entre los 100 y los 250 millones de años tras el Big Bang y que fueron las responsables de la reionización del medio interestelar, poniendo fin a la ‘era oscura’. La luz ultravioleta de aquellas primeras estrellas comenzó a ionizar los átomos de hidrógeno neutro que poblaban el universo (y que absorbían la radiación, de ahí la ‘era oscura’) y el universo fue, paulatinamente, haciéndose transparente a la radiación, es decir, observable”, añade el investigador del CSIC Alberto Molino, también del Instituto de Astrofísica de Andalucía.

Este trabajo se enmarca en el proyecto CLASH (Cluster Lensing and Supernova survey With Hubble, por sus siglas en inglés), cuyo objetivo principal reside en aportar luz sobre la materia y la energía oscuras. CLASH lleva a cabo un estudio en detalle de 25 cúmulos de galaxias. Uno de ellos, MACS J1149+2223, causante de la amplificación de la luz de MACS1149-JD, constituye una de las lentes más poderosas conocidas.

www.publico.es

With the combined power of NASA’s Spitzer and Hubble space telescopes, as well as a cosmic magnification effect, astronomers have spotted what could be the most distant galaxy ever seen. Light from the young galaxy captured by the orbiting observatories first shone when our 13.7-billion-year-old universe was just 500 million years old.

The far-off galaxy existed within an important era when the universe began to transit from the so-called cosmic dark ages. During this period, the universe went from a dark, starless expanse to a recognizable cosmos full of galaxies. The discovery of the faint, small galaxy opens a window onto the deepest, most remote epochs of cosmic history.

“This galaxy is the most distant object we have ever observed with high confidence,” said Wei Zheng, a principal research scientist in the department of physics and astronomy at Johns Hopkins University in Baltimore and lead author of a new paper appearing in Nature. “Future work involving this galaxy, as well as others like it that we hope to find, will allow us to study the universe’s earliest objects and how the dark ages ended.”

Light from the primordial galaxy traveled approximately 13.2 billion light-years before reaching NASA’s telescopes. In other words, the starlight snagged by Hubble and Spitzer left the galaxy when the universe was just 3.6 percent of its present age. Technically speaking, the galaxy has a redshift, or “z,” of 9.6. The term redshift refers to how much an object’s light has shifted into longer wavelengths as a result of the expansion of the universe. Astronomers use redshift to describe cosmic distances.

Unlike previous detections of galaxy candidates in this age range, which were only glimpsed in a single color, or waveband, this newfound galaxy has been seen in five different wavebands. As part of the Cluster Lensing And Supernova Survey with Hubble Program, the Hubble Space Telescope registered the newly described, far-flung galaxy in four visible and infrared wavelength bands. Spitzer measured it in a fifth, longer-wavelength infrared band, placing the discovery on firmer ground.

Objects at these extreme distances are mostly beyond the detection sensitivity of today’s largest telescopes. To catch sight of these early, distant galaxies, astronomers rely on gravitational lensing. In this phenomenon, predicted by Albert Einstein a century ago, the gravity of foreground objects warps and magnifies the light from background objects. A massive galaxy cluster situated between our galaxy and the newfound galaxy magnified the newfound galaxy’s light, brightening the remote object some 15 times and bringing it into view.

Based on the Hubble and Spitzer observations, astronomers think the distant galaxy was less than 200 million years old when it was viewed. It also is small and compact, containing only about one percent of the Milky Way’s mass. According to leading cosmological theories, the first galaxies indeed should have started out tiny. They then progressively merged, eventually accumulating into the sizable galaxies of the more modern universe.

These first galaxies likely played the dominant role in the epoch of reionization, the event that signaled the demise of the universe’s dark ages. This epoch began about 400,000 years after the big bang when neutral hydrogen gas formed from cooling particles. The first luminous stars and their host galaxies emerged a few hundred million years later. The energy released by these earliest galaxies is thought to have caused the neutral hydrogen strewn throughout the universe to ionize, or lose an electron, a state that the gas has remained in since that time.

“In essence, during the epoch of reionization, the lights came on in the universe,” said paper co-author Leonidas Moustakas, a research scientist at NASA’s Jet Propulsion Laboratory, a division of the California Institute of Technology in Pasadena, Calif.

Astronomers plan to study the rise of the first stars and galaxies and the epoch of reionization with the successor to both Hubble and Spitzer, NASA’s James Webb Telescope, which is scheduled for launch in 2018. The newly described distant galaxy likely will be a prime target.

For more information about Spitzer, visit http://www.nasa.gov/spitzer  . For more information about Hubble, visit: http://www.nasa.gov/hubble  .

The Hubble Space Telescope is a project of international cooperation between NASA and the European Space Agency. NASA’s Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Md., manages the telescope. The Space Telescope Science Institute (STScI) in Baltimore, Md., conducts Hubble science operations and is the science and mission operations center for the James Webb Space Telescope. STScI is operated for NASA by the Association of Universities for Research in Astronomy, Inc., in Washington, D.C.

http://hubblesite.org/newscenter/archive/releases/2012/31/full/

CONTACT
J.D. Harrington
Headquarters, Washington
202-358-5241
j.d.harrington@nasa.gov

Whitney Clavin
Jet Propulsion Laboratory, Pasadena, Calif.
818-354-4673
whitney.clavin@jpl.nasa.gov

Se aprueba la mayor colaboración astronómica de la historia para construir y lanzar el satélite Euclides

La Agencia Espacial Europea (ESA) acaba de aprobar formalmente la colaboración internacional de unos mil científicos de cien institutos de investigación

El Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) participa en el desarrollo de uno de los dos instrumentos que incorporará el telescopio espacial Euclid

La misión, que se espera que sea  lanzada a finales de esta década, se propone descubrir la verdadera naturaleza de la materia y la energía oscura, con el cartografiado de dos mil millones de galaxias y el ‘universo oscuro’ que las rodea

 

La Agencia Espacial Europea (ESA) acaba de aprobar la mayor colaboración astronómica internacional  de la historia para ayudar a construir el satélite Euclid. Unos mil científicos de cien laboratorios europeos, con la colaboración de algunos estadounidenses, participan en este consorcio que estudiará el lado oculto del universo, cartografiando la distribución y evolución de dos mil millones de galaxias y de las enigmáticas energía y materia oscuras.

El proyecto Euclid acaba de pasar la última fase de selección  como parte del programa de la ‘ESA Cosmic Vision 2015-2025’, que formará toda una legión de físicos e ingenieros con el objetivo de construir y lanzar al espacio la nueva misión para finales de esta década. El Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC), junto con la Universidad Politécnica de Cartagena y el Instituto  de Ciencias del Espacio en Cataluña, participa  en el desarrollo de uno de los dos instrumentos que incorporará el telescopio espacial, la cámara y espectrógrafo para el infrarrojo cercano NISP.