Tomarle la temperatura a una galaxia que emitió su luz hace más de 13.000 millones de años no parece tarea fácil. Pero, gracias a las avanzadas capacidades del complejo de antenas ALMA en el desierto de Atacama (Chile), un equipo internacional de investigadores lo ha conseguido. Y los -183ºC que han detectado delatan que la galaxia exhibía una intensa actividad formadora de estrellas, nada más y nada menos que 180 veces superior a la que tiene nuestra galaxia en la actualidad.
Aunque los astrónomos saben que, en el pasado, el ritmo de creación de astros en el universo era superior al que se puede observar hoy, las cifras de las que hace gala esta galaxia, denominada MACS0416 Y1 (Y1 de ahora en adelante), de momento no tienen rival conocido. Pero como, en principio, nada hace sospechar que Y1 deba ser única, el hallazgo podría sugerir que, en las primeras generaciones de galaxias, las fases con picos de formación estelar podrían haber sido frecuentes.
El nuevo estudio es muy relevante para completar el conocimiento sobre cómo se desarrollaron las primeras galaxias en el universo primitivo.
Polvo antiguo
Cuando las estrellas llegan al final de su vida, liberan al espacio grandes cantidades del material que han fabricado con la fusión nuclear. Se trata de átomos que se acaban agrupando para formar diminutas partículas. Este mecanismo hace que, a lo largo de millones de años, se vayan formando concentraciones de polvo, en las galaxias, que pueden detectarse porque emiten radiación cuando hay fuentes de energía que las calientan.
La galaxia M104, llamada del Sombrero, muestra grandes bandas de polvo en su disco en esta imagen del telescopio Hubble
Por tanto, el examen de la luz radiada por este polvo puede revelar cuáles son los procesos más energéticos que acontecen en el interior de la galaxia. Pero, en el caso de Y1, las estimaciones de distancia indican que este objeto se halla a más de 13.000 millones de años luz de la Tierra, de forma que el análisis de la débil radiación liberada por sus concentraciones de polvo es todo un reto. De hecho, según Tom Baxx, líder del estudio y perteneciente a la Universidad de Tecnología de Chalmers en Suecia, esta es “la distancia más lejana desde la que jamás hayamos detectado directamente luz proveniente de polvo brillante”.
Frío, pero no tanto
Para superar este desafío, el equipo de investigadores responsables del nuevo estudio ha empleado las sensibles antenas del complejo ALMA en el desierto de Atacama, en Chile. Y es que la situación de esta instalación, en un entorno seco y muy elevado, la convierte en un lugar privilegiado para este tipo de investigaciones.
Las antenas de ALMA se hallan a 5,000 metros de altitud en el llano de Chajnantor, en el desierto de Atacama (Chile)
Así, con los instrumentos de ALMA se ha podido captar la emisión, proveniente del polvo galáctico de Y1, que se ha recibido concretamente con una longitud de onda de 0,44 milímetros. Como sea que existe una relación directa entre las características de la radiación y la temperatura, este dato ha permitido estimar que las partículas emisoras se hallan a -183ºC aproximadamente.
La galaxia Y1, captada con el telescopio espacial James Webb (colores azul y verde) y por las antenas de ALMA (rojo)
Este valor puede parecer extremadamente bajo, pero en realidad es superior a las temperaturas más habituales de las galaxias. En palabras de Yoichi Tamura, astrónomo de la Universidad de Nagoya en Japón y participante en el estudio, esta temperatura “es mucho más cálida que la de cualquier otra galaxia comparable que hayamos visto”.
180 a 1
Para los autores del estudio, la temperatura hallada en el polvo de Y1 confirma la existencia de una frenética actividad de formación de estrellas. La razón es que, cuando las galaxias tienen abundantes reservas de gas para alimentar la creación de nuevos astros, entre las poblaciones de soles que nacen se encuentran algunos tipos de estrellas extraordinariamente calientes y luminosas que emiten grandes cantidades de radiación ultravioleta. Esta luz energética es típicamente absorbida por los granos de polvo y reemitida posteriormente como radiación mucho más fría.
La intensa luz de estrellas recién nacidas ilumina el gas y el polvo en esta región de nuestra galaxia llamada Sagitario B2
A partir de la temperatura detectada, el análisis realizado por los investigadores apunta a que Y1 fabricaba unas 180 estrellas por año, una cifra muy superior a la que, por ejemplo, ostenta nuestra galaxia, la Vía Láctea, que crea, por término medio, una estrella anualmente.
Este ritmo es tan elevado que los astrónomos creen que no es sostenible durante demasiado tiempo (cosmológicamente hablando), de forma que quizás se estaría contemplando un brote intenso de formación estelar. Y esto sugiere que estos períodos de actividad podrían haber sido frecuentes en las primeras generaciones de galaxias del universo.
¿Demasiado polvo?
Otro de los enigmas que el estudio de Y1 puede resolver es el relativo a la cantidad de polvo que exhiben algunas galaxias jóvenes. Como el material sólido que se dispersa dentro de una galaxia proviene de la muerte de generaciones anteriores de estrellas, sería de esperar que, en una galaxia temprana, no hubiese habido tiempo suficiente como para generar nubes de polvo demasiado extensas. Sin embargo, se están observando galaxias, que existieron en el universo primigenio, que parecen contener demasiado polvo para su edad.
Pero si realmente los potentes brotes de formación de estrellas fueron habituales en el pasado, tal como el caso de Y1 parece indicar, la luz emitida por modestas cantidades de material durante estos breves períodos habría sido tan intensa que parecería provenir de concentraciones de polvo mucho mayores.