Hubble Descubre La Galaxia Con Lentes Más Lejana Hasta La Fecha

Hubble da pistas sobre el universo temprano

La lente cósmica más lejana encontrada hasta ahora, una galaxia elíptica masiva, se muestra en la imagen insertada a la izquierda. La galaxia existió hace 9.600 millones de años y pertenece al cúmulo de galaxias, IRC 0218. Crédito de la imagen: NASA y ESA

Utilizando el telescopio espacial Hubble Los astrónomos han descubierto la galaxia más distante que actúa como lente gravitacional, rompiendo el récord anterior en 200 millones de años.

Astrónomos usando NASA El telescopio espacial Hubble ha descubierto inesperadamente la galaxia más distante que actúa como una lupa cósmica. Visto aquí como se veía hace 9.600 millones de años, esta monstruosa galaxia elíptica rompe el récord anterior en 200 millones de años.

Estas galaxias con “lentes” son tan masivas que su gravedad dobla, magnifica y distorsiona la luz de los objetos detrás de ellas, un fenómeno llamado lente gravitacional. Encontrar uno en un área tan pequeña del cielo es tan raro que normalmente tendrías que estudiar una región cientos de veces más grande para encontrar solo uno.

El objeto detrás de la lente cósmica es una pequeña galaxia espiral que experimenta un rápido estallido de formación estelar. Su luz ha tardado 10.700 millones de años en llegar aquí y ver esta alineación casual a una distancia tan grande de la Tierra es un hallazgo raro. La localización de más de estas galaxias con lentes distantes ofrecerá una idea de cómo las galaxias jóvenes en el universo temprano se construyen en las galaxias masivas dominadas por la materia oscura de hoy. La materia oscura no se puede ver, pero representa la mayor parte de la materia del universo.

“Cuando miras hace más de 9 mil millones de años en el universo temprano, no esperas encontrar este tipo de lentes de galaxias en absoluto”, explicó el investigador principal Kim-Vy Tran de la Universidad Texas A&M en College Station. “Es muy difícil ver una alineación entre dos galaxias en el universo temprano. Imagínese sosteniendo una lupa cerca de usted y luego alejándola mucho más. Cuando mira a través de una lupa sostenida con el brazo extendido, las posibilidades de que vea un objeto agrandado son altas. Pero si mueve la lupa a través de la habitación, sus posibilidades de ver la lupa casi perfectamente alineada con otro objeto más allá disminuyen “.

Los miembros del equipo Kenneth Wong y Sherry Suyu del Instituto Academia Sinica de Astronomía y Astrofísica (ASIAA) en Taipei, Taiwán, utilizaron la lente gravitacional de la alineación aleatoria para medir la masa total de la galaxia gigante, incluida la cantidad de materia oscura, midiendo la intensidad. de sus efectos de lente en la luz de la galaxia de fondo. La galaxia gigante en primer plano pesa 180 mil millones de veces más que nuestro sol y es una galaxia masiva para su época. También es uno de los miembros más brillantes de un cúmulo distante de galaxias, llamado IRC 0218.

“Hay cientos de galaxias de lentes que conocemos, pero casi todas están relativamente cerca, en términos cósmicos”, dijo Wong, primer autor del artículo científico del equipo. “Encontrar una lente tan lejos como ésta es un descubrimiento muy especial porque podemos aprender sobre el contenido de materia oscura de las galaxias en el pasado distante. Al comparar nuestro análisis de esta galaxia de lentes con las lentes más cercanas, podemos comenzar a comprender cómo ha evolucionado ese contenido de materia oscura con el tiempo “.

El equipo sospecha que la galaxia con lente continuó creciendo durante los últimos 9 mil millones de años, ganando estrellas y materia oscura al canibalizar las galaxias vecinas. Tran explicó que estudios recientes sugieren que estas galaxias masivas obtienen más materia oscura que las estrellas a medida que continúan creciendo. Los astrónomos habían asumido que la materia oscura y la materia normal se acumulan por igual en una galaxia con el tiempo, pero ahora saben que la proporción de materia oscura a materia normal cambia con el tiempo. La galaxia de lentes distantes recién descubierta eventualmente se volverá mucho más masiva que la Vía láctea y también tendrá más materia oscura.

Tran y su equipo estaban estudiando la formación de estrellas en dos cúmulos de galaxias distantes, incluido el IRC 0218, cuando se toparon con la lente gravitacional. Mientras analizaba los datos espectrográficos del Observatorio WM Keck en Hawai, Tran detectó una fuerte detección de gas hidrógeno caliente que parecía surgir de una galaxia elíptica gigante. La detección fue sorprendente porque el gas hidrógeno caliente es una clara señal del nacimiento de estrellas. Observaciones anteriores mostraron que la elíptica gigante, que reside en el cúmulo de galaxias IRC 0218, era una galaxia vieja y tranquila que había dejado de producir estrellas hace mucho tiempo. Otro descubrimiento desconcertante fue que las estrellas jóvenes estaban a una distancia mucho mayor que la galaxia elíptica. Tran estaba muy sorprendida, preocupada y pensó que su equipo cometió un gran error con sus observaciones.

La astrónoma pronto se dio cuenta de que no había cometido un error cuando miró las imágenes del Hubble tomadas en longitudes de onda azules, que revelaron el brillo de las estrellas incipientes. Las imágenes, tomadas por la Cámara avanzada para encuestas del Hubble y la Cámara de campo amplio 3, revelaron un objeto azul con forma de ceja junto a un punto azul manchado alrededor de la enorme elíptica. Tran reconoció las características inusuales como las imágenes magnificadas y distorsionadas de una galaxia más distante detrás de la galaxia elíptica, la firma de una lente gravitacional.

Para confirmar su hipótesis de la lente gravitacional, el equipo de Tran analizó los datos de archivo del Hubble de dos programas de observación, la encuesta 3D-HST, una encuesta espectroscópica de infrarrojo cercano tomada con la cámara de campo amplio 3 y la encuesta de legado extragaláctico profundo infrarrojo cercano de ensamblaje cósmico. , un gran programa de cielo profundo del Hubble. Los datos revelaron otra huella digital de gas caliente conectado a la galaxia más distante.

La galaxia distante es demasiado pequeña y lejana para que Hubble pueda determinar su estructura. Entonces, los miembros del equipo analizaron la distribución de la luz en el objeto para inferir su forma de espiral. Además, las galaxias espirales son más abundantes durante esos primeros tiempos. Las imágenes del Hubble también revelaron al menos una región compacta brillante cerca del centro. El equipo sospecha que la región brillante se debe a una ráfaga de formación de estrellas y probablemente esté compuesta por gas hidrógeno caliente calentado por estrellas jóvenes masivas. Mientras Tran continúa su estudio de formación estelar en cúmulos de galaxias, buscará más firmas de lentes gravitacionales.

Los resultados del equipo aparecieron en la edición del 10 de julio de The Astrophysical Journal Letters.

El telescopio espacial Hubble es un proyecto de cooperación internacional entre la NASA y la Agencia Espacial Europea. El Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland, administra el telescopio. El Instituto de Ciencias del Telescopio Espacial (STScI) en Baltimore lleva a cabo operaciones científicas del Hubble. STScI es operado para la NASA por la Asociación de Universidades para la Investigación en Astronomía, Inc., en Washington.

Publicación : Kenneth C. Wong, et al., “Descubrimiento de una galaxia con lente fuerte incrustada en un cúmulo en z = 1,62”, 2014, ApJ, 789, L31; doi: 10.1088 / 2041-8205 / 789/2 / L31

Copia en PDF del estudio : Descubrimiento de una galaxia con lentes potentes incrustada en un cúmulo en z = 1,62

Imagen: NASA y ESA

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