Un equipo internacional de investigadores, utilizando el Gran Telescopio Milimétrico Alfonso Serrano (GTM), ha logrado medir de manera directa la emisión del polvo de una galaxia de luminosidad intrínseca moderada a más de cuatro mil millones de años luz de distancia.
Con estudios como éste, el GTM en su configuración de 50 metros de diámetro, jugará un papel crucial en el entendimiento de la formación de metales y polvo en las etapas evolutivas tempranas de las galaxias.
Con una masa estelar equivalente a 6.9 mil millones de masas solares, esta galaxia lejana, que data de cuando el Universo tenía apenas once por ciento de su edad actual, es una de las pocas con relativa baja masa a las cuales se les ha detectado la emisión del polvo.
Lo anterior lo resaltó el equipo de investigadores en un artículo aceptado para su publicación en la revista The Astrophysical Journal.
De acuerdo al comunicado del Instituto Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica (INAOE), en el artículo publicado se señala que estos resultados podrían desafiar los actuales modelos que explican la formación de polvo en las etapas tempranas de formación del Universo.
El grupo de investigadores liderado por la Dra. Alexandra Pope, de la Universidad de Massachusetts Amherst, y el Dr. Alfredo Montaña, catedrático del Consejo Ncaional de Ciencia y Tecnología (Conacyt) del INAOE, utilizó la cámara AzTEC del GTM para hacer imágenes de dos cúmulos de galaxias incluidos en el programa Frontier Fields (FF) del Telescopio Espacial Hubble (HST).
Dicho programa consiste en observaciones muy profundas en el óptico y el infrarrojo cercano de seis cúmulos de galaxias y seis campos sin sesgo aledaños como referencia.
El principal objetivo de este proyecto es identificar y estudiar galaxias débiles a altos corrimientos al rojo que estén amplificadas por los efectos de lentes gravitacionales. El corrimiento es un indicador de la distancia.
“Hasta hace poco los telescopios milimétricos existentes estaban limitados a observar galaxias lejanas que tuvieran alrededor de un billón de luminosidades solares o más. Estas galaxias son exóticas en el sentido de que no hay tantas, no son representativas del grueso de las galaxias que hay en el Universo.
"En la actualidad, el interferómetro ALMA, en Chile, tiene la sensibilidad suficiente para observar galaxias lejanas y normales, pero solo ha detectado polvo en seis. En nuestro caso, gracias a los efectos de lentes gravitacionales, estamos detectando una galaxia con una luminosidad menor al límite que se podría ver normalmente con el GTM.
"Estamos viendo una galaxia más representativa de la población de galaxias que es responsable de la formación de la mayoría de las estrellas del Universo. Con el GTM, y aprovechando estos efectos de lentes gravitacionales, podemos empezar a estudiar la población de galaxias más típica que ha dominado la formación estelar en el Universo”, destacó.
En entrevista el astrofísico añadió que esta galaxia está a más de cuatro mil millones de años luz de nosotros y tiene un alto corrimiento al rojo de 4.1.
Asimismo, detalló que el potencial gravitacional de las estructuras masivas del Universo produce deformaciones del espacio-tiempo, y desvía la trayectoria de los rayos de luz de galaxias lejanas.
Esto produce un efecto semejante al de una lente, amplificando las imágenes de galaxias lejanas e inclusive produciendo múltiples imágenes de una sola galaxia, y por ello se les conoce como lentes gravitacionales.
Debido a este efecto, los cúmulos de galaxias masivos pueden considerarse como telescopios cósmicos naturales.
Por lo tanto, con el GTM es posible observar la actividad de formación estelar que ocurre en regiones oscurecidas por grandes cantidades de polvo, las cuales son inaccesibles para los telescopios ópticos.
En este sentido, aseveró que con la superficie actual de 32 metros de diámetro del GTM, estan limitados a detectar galaxias muy luminosas mayores a 600 mil millones de veces la luminosidad del Sol y que son relativamente exóticas o raras.
“Con el fin de superar este límite, y a manera de proyecto piloto, propusimos observar dos cúmulos de galaxias masivos del programa FF, cuyos efectos gravitacionales nos permiten detectar y estudiar galaxias con luminosidades moderadas, y que son más representativas de la población de galaxias”, añadió el Dr. Montaña.