Una nueva candidata a galaxia más lejana

La galaxia más lejana aparece como una mancha diminuta que es sólo una pequeña fracción del tamaño de nuestra galaxia, la Vía Láctea. Pero ofrece un vistazo a un momento en que el universo tenía un 3 por ciento de su edad actual de 13,7 mil millones años. La galaxia recientemente descubierta, llamada MACS0647-JD, se formó sólo 420 millones años después del Big Bang, el comienzo teórico del universo. Su luz ha viajado 13,300 millones años hasta alcanzar la Tierra.

Este hallazgo es el último descubrimiento de un programa que utiliza lentes de zoom naturales para revelar galaxias distantes en el universo temprano. The Cluster Lensing And Supernova Survey with Hubble ((CLASH), un grupo internacional liderado por Marc Postman del Space Telescope Science Institute en Baltimore, Maryland, está utilizando cúmulos masivos de galaxias como telescopios cósmicos para ampliar las galaxias distantes detrás de ellos. Este efecto se denomina efecto de lente gravitacional.

En el camino, 8 mil millones años después de su viaje, la luz de MACS0647-JD tomó un desvío a lo largo de varias rutas a través del cúmulo masivo de galaxias  MACS J0647+7015. Sin ese poder de aumento del cúmulo, los astrónomos no habrín visto esta galaxia. Gracias a la remota lente gravitacional, el equipo de investigación de CLASH pudo observar tres imágenes ampliadas de MACS0647-JD con el telescopio Hubble. La gravedad del cúmulo ha impulsado la luz de la galaxia lejana, por lo que las imágenes aparecen alrededor de ocho, siete, y dos veces más brillante que el que tendrían y que permitió a los astrónomos detectar la galaxia más eficientemente.

“Este grupo hace lo que ningún telescopio hecho por el hombre puede hacer”, dijo Postman. ”Sin la ampliación, se requeriría un esfuerzo hercúleo para observar esta galaxia”.

MACS0647-JD es tan pequeño que puede estar en los primeros pasos de la formación de una galaxia más grande. El análisis muestra que la galaxia tiene menos de 600 años luz de anchura. Basándose en las observaciones de las galaxias más cercanas, los astrónomos estiman que una galaxia típica de una edad similar debería tener alrededor de 2.000 años-luz de anchura. En comparación, la Gran Nube de Magallanes, una galaxia enana compañera de la Vía Láctea, tiene 14.000 años y nuestra Vía Láctea  150.000 años luz de diámetro.

“Este objeto puede ser uno de muchos bloques de construcción de una galaxia”, dijo el autor principal del estudio, Dan Coe del Space Telescope Science Institute. “Durante los siguientes 13.ooo millones de años, pudo tener decenas, centenas o incluso miles de fusiones de eventos con otras galaxias y fragmentos de galaxias.” 

La galaxia se observó con 17 filtros, que abarcan cerca del ultravioleta al infrarrojo cercano, usando la Hubble Wide Field Camera 3 (WFC3) y la Advanced Camera for Surveys (ACS). Coe, miembro del equipo CLASH, descubrió la galaxia en febrero, mientras estudiaba un catálogo de miles de objetos con lentes gravitacionales que se encuentran en las observaciones del Hubble de 17 grupos de la encuesta survey.

Pero la galaxia apareció sólo en los dos filtros más rojos. “Así que, o MACS0647 -JD es un objeto muy rojo y sólo brilla en longitudes de onda rojas, o es muy distante y su luz ha sufrido el “corrimiento al rojo” a estas longitudes de onda, o alguna combinación de los dos  casos”, dijo Coe. ”Consideramos esta amplia gama de posibilidades.” 

El equipo CLASH ha identificado múltiples imágenes de ocho galaxias al fotografiar el cúmulo de galaxias. Su posición le permitió al equipo producir un mapa de la masa del cúmulo, que está compuesto principalmente de materia oscura. La materia oscura es una forma invisible de materia que compone la mayor parte de la masa del universo. ”Es como un gran rompecabezas”, dijo Coe. “Tenemos que arreglar la masa en el cúmulo de modo que desvía la luz de cada galaxia con las posiciones observadas”.El análisis del equipo reveló que la distribución del cúmulo masivo había producido tres imágenes con lentes de MACS0647-JD en las posiciones y el brillo relativo se observaba en la imagen del Hubble.

Coe y sus colaboradores pasaron meses descartando sistemáticamente explicaciones alternativas distintas de la identidad del objeto, incluyendo  estrellas rojas , enanas marrones y  galaxias rojas a distancias intermedias de la Tierra. Llegaron a la conclusión de que una galaxia muy lejana era la explicación correcta.

El documento se publicará en la edición 20 de diciembre de The Astrophysical Journal.

El corrimiento al rojo es una consecuencia de la expansión del espacio a través del tiempo cósmico. Los astrónomos estudian el universo distante en el infrarrojo cercano, porque la expansión del espacio se extiende a la luz ultravioleta y visible de las galaxias en longitudes de onda infrarrojas. Coe estima que MACS0647-JD tiene un corrimiento al rojo de 11, la más alta observada hasta ahora. Las imágenes de la galaxia en longitudes de onda obtenidas con el Telescopio Espacial Spitzer jugaron un papel clave en el análisis. Si el objeto fuera intrínsecamente rojo, aparecería brillante en las imágenes del Spitzer. En su lugar, la galaxia apenas se detectó, lo que indica su gran distancia.

El equipo de investigación planea utilizar el Spitzer para obtener más profundas observaciones de la galaxia, que deben producir  detecciones seguras, así como estimaciones de la edad del objeto y su contenido en polvo. MACS0647-JD, sin embargo, puede estar demasiado lejos para que cualquier telescopio actual pueda confirmar la distancia basada en la espectroscopia, que se fragmentala luz de un objeto en miles de colores. Sin embargo, Coe confía en que la galaxia en ciernes es la nueva campeona de nueva distancia en función de sus colores únicos y el análisis extenso del equipo de investigación.

“Las tres imágenes de galaxias con lentes coinciden bastante y están en posiciones que se pueden esperar de una galaxia a esa  distancia cuando nos fijamos en las predicciones de nuestros mejores modelos de lentes para este grupo”, dijo Coe.

La nueva campeona en galaxia más lejana campeón es la segunda descubierta en la encuesta CLASH, un censo de multi-longitud de onda de 25 cúmulos de galaxias fuertes con el ACS del Hubble y el WFC3. A principios de este año, el equipo CLASH anunció el descubrimiento de una galaxia que existía cuando el universo tenía 490 millones de años, 70 millones de años más tarde que el nuevo hallazgo.

Hasta el momento, la encuesta ha finalizado observaciones en 20 de los 25 grupos. El equipo espera usar el Hubble para buscar galaxias enanas en estas épocas tempranas. Si estas galaxias bebés son numerosas, entonces podrían haber proporcionado la energía suficiente para quemar la niebla de hidrógeno que cubrió el universo, un proceso que se llama re-ionización. La re-ionización finalmente hizo el universo transparente a la luz.

Enlace original: NASA Great Observatories Find Candidate for Most Distant Object in the Universe to Date