Astronomía

¿Qué hemos aprendido de la observación de las galaxias más distantes?

¿Qué hemos aprendido de la observación de las galaxias más distantes?



We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Hemos visto galaxias de alrededor de 13 mil millones de años. Dado que estas galaxias se formaron tan temprano en la historia del universo conocido, existen elementos observables acerca de estas galaxias que aparentemente son diferentes de galaxias mucho más jóvenes. Supongo que todas las leyes físicas actuales se habían condensado para entonces, pero solo sentía curiosidad por la formación y el "envejecimiento" de galaxias tan antiguas.


Cercano las galaxias se ven en su vejez. Las galaxias distantes tienen, en promedio, la misma edad que las locales. Pero debido a la velocidad finita de la luz, cuanto más lejos miras, más jóvenes los observas. Eso significa que las galaxias más distantes se observan en su infancia, y parecen mucho diferente de los viejos.

Evolución de la galaxia

Ésta es una razón para observar galaxias a todas las distancias: obtenemos una imagen estadística de las galaxias a través de diferentes épocas y, por lo tanto, sondeamos su evolución. A partir de tales observaciones, vemos, por ejemplo, cómo crecen con el tiempo, cómo aumenta su formación estelar en el Universo temprano hasta que el Universo tuvo aproximadamente cuatro mil millones de años (Gyr) y disminuyó (Madau et al. 1996), y cómo los metales y el polvo se acumularon con el tiempo.

Formación de galaxias

Observar los más distantes no es solo cuestión de batir un récord anterior en distancia, o en tiempo. Cuando miramos la galaxia más distante (confirmada espectroscópicamente) hasta la fecha, GN-z11, vemos 13,4 Gyr atrás en el tiempo. ¿Cuál es el problema si encontramos otro que sea de 13,5 Gyr en el tiempo? Bueno, dado que el Universo en ese momento tenía solo unos pocos cientos de millones de años (Myr), eso nos daría muy buenas restricciones en la escala de tiempo mínima de formación de galaxias. ¿Puede formarse una galaxia en solo 300 Myr o 200 Myr, o necesita 400 Myr?

Propiedades físicas

Como dije anteriormente, las galaxias más distantes se ven muy diferentes de las locales. Por ejemplo, los discos aún no se habían formado, tanto porque lleva algún tiempo asentarse en un disco como porque las fusiones galácticas eran más comunes en ese momento, lo que perturbaba la dinámica galáctica. Las propiedades físicas del medio interestelar también fueron diferentes, p. Ej. porque era más pobre en metales, ya que los metales están formados por estrellas a lo largo del tiempo. El polvo, que está hecho de metales, también fue escaso. Pero, ¿cuánto tiempo tardan las estrellas en formar metales y polvo? Anteriormente se pensaba que la mayor parte del polvo se producía en estrellas AGB que mueren pacíficamente y por lo tanto tienen buenas condiciones para producir polvo (alta densidad y gas frío). Pero estas estrellas suelen vivir miles de millones de años, y las observaciones de las galaxias más distantes nos mostraron que también contenían polvo. Entonces la gente comenzó a preguntarse si las supernovas, que son la muerte violenta de estrellas masivas y, por lo tanto, de corta duración, podrían hacerlo, aunque se pensaba que el gas estaba demasiado caliente para formar polvo justo después de la explosión y demasiado diluido después de la explosión. se había enfriado. Pero de hecho parece que pueden (por ejemplo, Kozasa et al. 2009).


15 cosas que hemos aprendido sobre el universo gracias al telescopio espacial Hubble

Lanzado hace casi 30 años, el telescopio espacial Hubble es una verdadera planta de fabricación de descubrimientos, que resuelve misterios del universo y plantea nuevas y tentadoras posibilidades sobre de dónde venimos y hacia dónde vamos. Aquí hay 15 cosas que hemos aprendido del telescopio espacial Hubble.


Marcar o compartir esta página


La primera generación de estrellas

Además de observar las galaxias más distantes que podemos encontrar, los astrónomos observan las estrellas más antiguas (lo que podríamos llamar el registro fósil) de nuestra propia galaxia para investigar lo que sucedió en el universo temprano. Dado que las estrellas son la fuente de casi toda la luz emitida por las galaxias, podemos aprender mucho sobre la evolución de las galaxias al estudiar las estrellas dentro de ellas. Lo que encontramos es que casi todas las galaxias contienen al menos algunas estrellas muy antiguas. Por ejemplo, nuestra propia galaxia contiene cúmulos globulares con estrellas que tienen al menos 13 mil millones de años, y algunas pueden ser incluso más antiguas que eso. Por lo tanto, si contamos la edad de la Vía Láctea como la edad de sus componentes más antiguos, la Vía Láctea debe haber nacido hace al menos 13 mil millones de años.

Como veremos en The Big Bang, los astrónomos han descubierto que el universo se está expandiendo y han rastreado la expansión hacia atrás en el tiempo. De esta manera, han descubierto que el universo en sí tiene solo 13.800 millones de años. Por lo tanto, parece que al menos algunas de las estrellas del cúmulo globular de la Vía Láctea deben haberse formado menos de mil millones de años después de que comenzara la expansión.

Varias otras observaciones también establecen que la formación de estrellas en el cosmos comenzó muy temprano. Los astrónomos han usado espectros para determinar la composición de algunas galaxias elípticas que están tan lejos que la luz que vemos las abandonó cuando el universo tenía solo la mitad de la edad que tiene ahora. Sin embargo, estas elípticas contienen viejas estrellas rojas, que deben haberse formado miles de millones de años antes.

Cuando hacemos modelos informáticos de cómo estas galaxias evolucionan con el tiempo, nos dicen que la formación de estrellas en las galaxias elípticas comenzó menos de mil millones de años después de que el universo comenzara su expansión, y que nuevas estrellas continuaron formándose durante unos pocos miles de millones de años. Pero luego la formación de estrellas aparentemente se detuvo. Cuando comparamos las galaxias elípticas distantes con las cercanas, encontramos que las elípticas no han cambiado mucho desde que el universo alcanzó aproximadamente la mitad de su edad actual. Volveremos a esta idea más adelante en el capítulo.

Las observaciones de las galaxias más luminosas nos llevan aún más atrás en el tiempo. Recientemente, como ya hemos señalado, los astrónomos han descubierto algunas galaxias que están tan lejos que la luz que vemos ahora las dejó menos de mil millones de años después del comienzo (Figura 2). Sin embargo, los espectros de algunas de estas galaxias ya contienen líneas de elementos pesados, incluidos carbono, silicio, aluminio y azufre. Estos elementos no estaban presentes cuando comenzó el universo, pero tuvieron que fabricarse en el interior de las estrellas. Esto significa que cuando se emitió la luz de estas galaxias, una generación completa de estrellas ya había nacido, vivido y muerto, arrojando los nuevos elementos creados en sus interiores a través de explosiones de supernovas, incluso antes de que el universo fuera mil millones. años. Y no fueron solo unas pocas estrellas en cada galaxia las que comenzaron de esta manera. Tuvo que vivir y morir lo suficiente para afectar la composición general de la galaxia, de una manera que aún podemos medir en el espectro desde lejos.

Figura 2: Galaxia muy distante. Esta imagen fue hecha con el Telescopio Espacial Hubble y muestra el campo alrededor de una galaxia luminosa con un corrimiento al rojo z = 8.68, correspondiente a una distancia de aproximadamente 13.2 mil millones de años luz en el momento en que se emitió la luz (indicado por la flecha y mostrado en el recuadro superior). Las exposiciones prolongadas en las longitudes de onda del rojo lejano e infrarrojo se combinaron para hacer la imagen, y las exposiciones infrarrojas adicionales con el Telescopio Espacial Spitzer, que tiene una resolución espacial más baja que el Hubble (recuadro inferior), muestran la luz corrida al rojo de las estrellas normales. La galaxia muy distante fue detectada porque tiene una fuerte línea de emisión de hidrógeno. Esta línea se produce en regiones donde se está produciendo la formación de estrellas jóvenes y calientes. (crédito: modificación del trabajo de I. Labbé (Universidad de Leiden), NASA / ESA / JPL-Caltech)

Observaciones de cuásares (galaxias cuyos centros contienen un agujero negro supermasivo) apoyan esta conclusión. Podemos medir la abundancia de elementos pesados ​​en el gas cerca de los agujeros negros de los cuásares (explicado en Galaxias activas, quásares y agujeros negros supermasivos). La composición de este gas en los cuásares que emitieron su luz hace 12.500 millones de años luz es muy similar a la del Sol. Esto significa que una gran parte del gas que rodea a los agujeros negros ya debe haber pasado por las estrellas durante los primeros 1.300 millones de años después de que comenzara la expansión del universo. Si dejamos tiempo para este ciclo, entonces sus primeras estrellas deben haberse formado cuando el universo tenía solo unos pocos cientos de millones de años.


ALMA detecta la galaxia polvorienta más distante oculta a plena vista

Astrónomos que utilizan Atacama Large Millimeter / submillimeter Array (ALMA) Atacama Large Millimeter / submillimeter Array (ALMA) Financiado por la Fundación Nacional de Ciencias de EE. UU. Y sus socios internacionales (NRAO / ESO / NAOJ), ALMA se encuentra entre los observatorios astronómicos más complejos y poderosos en la Tierra o en el espacio. El telescopio es un conjunto de 66 antenas parabólicas de alta precisión en el norte de Chile. han detectado la luz de una galaxia masiva vista solo 970 millones de años después del Big Bang Big Bang La teoría bien sustentada de que hace unos 13.800 millones de años, todo el universo era asombrosamente pequeño, caliente y denso. En una fracción de instante, el universo se expandió y continúa expandiéndose hasta el día de hoy. . Esta galaxia, llamada MAMBO-9, es la galaxia polvorienta de formación de estrellas más distante que jamás se haya observado sin la ayuda de una lente gravitacional Lente gravitacional El efecto cuando la luz de un objeto distante, como una galaxia, es desviada por la gravedad de un objeto masivo, como otra galaxia, antes de que llegue a la Tierra. Si los dos objetos están perfectamente alineados, la luz del objeto distante aparece como un anillo para los observadores en la Tierra. Este fenómeno se denomina Anillo de Einstein, ya que Einstein predijo su existencia en su teoría de la relatividad general. (ver definición arriba).

Las polvorientas galaxias formadoras de estrellas son los viveros estelares más intensos del universo. Forman estrellas a una velocidad de hasta unos pocos miles de veces la masa del Sol por año (la velocidad de formación de estrellas de nuestra Vía Láctea es de solo tres masas solares por año) y contienen cantidades masivas de gas y polvo. No se espera que estas galaxias monstruosas se hayan formado temprano en la historia del universo, pero los astrónomos ya han descubierto varias de ellas como se ve cuando el cosmos tenía menos de mil millones de años. Uno de ellos es la galaxia SPT0311-58, que ALMA observó en 2018.

Debido a su comportamiento extremo, los astrónomos piensan que estas galaxias polvorientas juegan un papel importante en la evolución del universo. Pero encontrarlos es más fácil de decir que de hacer. "Estas galaxias tienden a esconderse a plena vista", dijo Caitlin Casey de la Universidad de Texas en Austin y autora principal de un estudio publicado en El diario astrofísico. “Sabemos que están ahí fuera, pero no son fáciles de encontrar porque su luz estelar está oculta en nubes de polvo. Polvo Pequeños granos de material que bloquean y dispersan la luz visible y longitudes de onda más cortas. Las longitudes de onda más largas pueden atravesar el polvo en el espacio, lo que ha permitido a los astrónomos obtener imágenes de objetos previamente ocultos, como el centro de la Vía Láctea. . "

La luz de MAMBO-9 ya fue detectada hace diez años por el coautor Manuel Aravena, utilizando el instrumento Max-Planck Millimeter BOlometer (MAMBO) en el telescopio IRAM de 30 metros en España y el interferómetro Plateau de Bure en Francia. Pero estas observaciones no fueron lo suficientemente sensibles como para revelar la distancia de la galaxia. “Dudábamos si era real, porque no podíamos encontrarlo con otros telescopios. Pero si era real, tenía que estar muy lejos ”, dice Aravena, quien en ese momento era estudiante de doctorado en Alemania y actualmente trabaja para la Universidad Diego Portales en Chile.

Gracias a la sensibilidad de ALMA, Casey y su equipo ahora han podido determinar la distancia de MAMBO-9. “Encontramos la galaxia en un nuevo estudio de ALMA diseñado específicamente para identificar galaxias polvorientas que forman estrellas en el universo temprano”, dijo Casey. “Y lo que tiene de especial esta observación es que esta es la galaxia polvorienta más distante que jamás hayamos visto sin obstáculos”.

La luz de las galaxias distantes a menudo se ve obstruida por otras galaxias más cercanas a nosotros. Estas galaxias en el frente funcionan como una lente gravitacional: desvían la luz de la galaxia más distante. Este efecto de lente facilita que los telescopios detecten objetos distantes (así es como ALMA pudo ver la galaxia SPT0311-58). Pero también distorsiona la imagen del objeto, lo que dificulta distinguir los detalles.

En este estudio, los astrónomos vieron MAMBO-9 directamente, sin lente, y esto les permitió medir su masa. “La masa total de gas y polvo en la galaxia es enorme: diez veces más que todas las estrellas de la Vía Láctea. Esto significa que todavía tiene que construir la mayoría de sus estrellas ”, explicó Casey. La galaxia consta de dos partes y está en proceso de fusión.

Casey espera encontrar galaxias polvorientas más distantes en el estudio de ALMA, que dará una idea de cuán comunes son, cómo estas galaxias masivas se formaron tan temprano en el universo y por qué son tan polvorientas. "El polvo es normalmente un subproducto de las estrellas moribundas", dijo. “Esperamos cien veces más estrellas que polvo. Pero MAMBO-9 aún no ha producido tantas estrellas y queremos descubrir cómo el polvo se puede formar tan rápido después del Big Bang ”.

& # 8220 Las observaciones con tecnología nueva y más capaz pueden producir hallazgos inesperados como MAMBO-9 ”, dijo Joe Pesce, director de programas de la National Science Foundation para NRAO y ALMA. “Si bien es un desafío explicar una galaxia tan masiva tan temprano en la historia del universo, descubrimientos como este permiten a los astrónomos desarrollar una mejor comprensión y hacer más preguntas sobre el universo. & # 8221

La luz de MAMBO-9 viajó alrededor de 13 mil millones de años para llegar a las antenas de ALMA (el universo tiene aproximadamente 13,8 mil millones de años en la actualidad). Eso significa que podemos ver cómo era la galaxia en el pasado (vea este video para aprender cómo funciona ALMA como una máquina del tiempo). Hoy en día, la galaxia probablemente sería incluso más grande, conteniendo cien veces más estrellas que la Vía Láctea, residiendo en un cúmulo de galaxias masivo.

El Observatorio Nacional de Radioastronomía es una instalación de la National Science Foundation, operada bajo un acuerdo cooperativo por Associated Universities, Inc.

Contacto con los medios:
Iris Nijman
Gerente de Noticias e Información Pública
Observatorio Nacional de Radioastronomía (NRAO)
[email protected]nrao.edu
+1 (434) 296-0314

Contacto científico:
Caitlin Casey
Profesor asistente de astronomía
Universidad de Texas en Austin
[email protected]
+1 (512) 471-3405

Referencia: "Caracterización física de una galaxia polvorienta sin lente en formación de estrellas en z = 5,85",
CM. Casey et. al., The Astrophysical Journal. DOI: 10.3847 / 1538-4357 / ab52ff

Atacama Large Millimeter / submillimeter Array (ALMA), una instalación astronómica internacional, es una asociación de la Organización Europea para la Investigación Astronómica en el Hemisferio Sur (ESO), la Fundación Nacional de Ciencias de EE. UU. (NSF) y los Institutos Nacionales de Ciencias Naturales ( NINS) de Japón en cooperación con la República de Chile. ALMA está financiado por ESO en nombre de sus Estados miembros, por NSF en cooperación con el Consejo Nacional de Investigación de Canadá (NRC) y el Ministerio de Ciencia y Tecnología (MOST) y por NINS en cooperación con la Academia Sinica (AS) en Taiwán. y el Instituto Coreano de Astronomía y Ciencias Espaciales (KASI).

La construcción y las operaciones de ALMA están dirigidas por ESO en nombre de sus Estados miembros por el Observatorio Nacional de Radioastronomía (NRAO), administrado por Associated Universities, Inc. (AUI), en nombre de América del Norte y por el Observatorio Astronómico Nacional de Japón (NAOJ ) en nombre de Asia Oriental. El Observatorio Conjunto ALMA (JAO) proporciona el liderazgo y la gestión unificados de la construcción, puesta en marcha y operación de ALMA.


Nuevas observaciones de las galaxias más distantes se acercan al amanecer cósmico

Nuevas observaciones de seis de las galaxias más distantes que se conocen en la actualidad han ayudado a determinar el momento de la primera luz en el Universo, conocido como "amanecer cósmico". El nuevo trabajo se publica en Avisos mensuales de la Royal Astronomical Society, y pone un nuevo foco en lo que podría estar entre las primeras galaxias formadas en el Universo.

Hoy nuestro Universo está lleno de luz, sin embargo, este no fue el caso hasta que se formaron las primeras estrellas y galaxias. El nuevo trabajo reduce el momento en que el Universo se bañó por primera vez en la luz de las estrellas a una pequeña ventana solo unos cientos de millones de años después del Big Bang. Antes de esto, el Universo era un lugar oscuro, con polvo y gas que se acumulaban gradualmente a través de la gravedad para eventualmente formar estas primeras estrellas y galaxias, poniendo fin a la Edad Oscura cósmica.

El equipo de investigación dirigido por el Reino Unido, que incluye colaboradores en tres instituciones estadounidenses, examinó las edades de las estrellas contenidas en seis galaxias vistas cuando el Universo tenía 550 millones de años. Se realizaron observaciones detalladas de las edades promedio de las estrellas en cada galaxia con los telescopios terrestres y espaciales más poderosos del mundo, como el Atacama Large Millimeter Array (ALMA) en Chile, el Very Large Telescope del European Southern Observatory, el gemelo Los telescopios Keck en Hawái y el telescopio Gemini-South.

"Utilizando un indicador de edad bien entendido basado en la cantidad de absorción de hidrógeno observada en las atmósferas de diferentes estrellas, pudimos inferir que, incluso en estos primeros tiempos de observación, estas galaxias ya tenían entre 200 y 300 millones de años". dijo Romain Meyer, ex estudiante de University College London, ahora investigador postdoctoral en el Instituto Max Planck de Astronomía en Heidelberg, Alemania.

Estas nuevas observaciones han retrasado el período más temprano de formación de estrellas mucho más allá del horizonte accesible con los telescopios actuales. Sin embargo, el equipo también predice que la próxima generación de telescopios, como el Telescopio Espacial James Webb (JWST), que se lanzará a finales de este año, tendrá la sensibilidad para sondear directamente estas primeras épocas del Universo.

“Lo que quizás sea más sorprendente de nuestro artículo es que predecimos que los progenitores de galaxias como las que observamos serían visibles y detectables al nacer con las capacidades infrarrojas de JWST”, explicó Nicolas Laporte de la Universidad de Cambridge, líder del estudio. .

Agrega: “Nuestras observaciones indican que el amanecer cósmico ocurrió entre 250 y 350 millones de años después del comienzo del Universo, y en el momento de su formación, galaxias como las que estudiamos habrían sido suficientemente luminosas para ser vistas con JWST. "

"Ahora esperamos ansiosos el lanzamiento exitoso de JWST, que creemos tiene la capacidad de presenciar directamente el amanecer cósmico", agregó el coautor Richard Ellis de University College London. "Dado que estamos hechos de material procesado en estrellas, esto es, en cierto sentido, la búsqueda de nuestros propios orígenes".

Contactos de medios

Dr. Robert Massey
Real Sociedad Astronómica
Reino Unido
Tel: +44 (0) 20 7292 3979
Multitud: +44 (0) 7802877699
[email protected]

Dr. Morgan Hollis
Real Sociedad Astronómica
Reino Unido
Multitud: +44 (0) 7802877700
[email protected]

Contactos científicos

Dr. Nicolás Laporte
Universidad de Cambridge
[email protected]

Dr. Romain Meyer
Instituto Max Planck de Astronomía
[email protected]

Prof. Richard Ellis
University College de Londres
[email protected]

Imágenes y leyendas

Video de la formación y evolución de las primeras estrellas y galaxias en un universo virtual similar al nuestro. La simulación comienza justo antes del amanecer cósmico, cuando el universo carece de luz estelar, y se extiende hasta la época de 550 millones de años después del Big Bang, cuando se observan las seis galaxias analizadas por el Dr. Laporte y sus colegas.

La edad del universo en millones de años se muestra en la parte superior izquierda. El recuadro se centra en la evolución de una galaxia similar a las del reciente estudio observacional. Las regiones púrpuras muestran la distribución filamentosa del gas, compuesto principalmente de hidrógeno. Las regiones blancas representan la luz de las estrellas y las regiones amarillas representan la radiación energética de las estrellas más masivas que es capaz de ionizar el gas hidrógeno circundante. A medida que las estrellas masivas alcanzan rápidamente el final de su vida, estallan en violentas explosiones de supernovas que expulsan el gas circundante permitiendo el escape de esta radiación energética. Galaxias como la que se muestra acumulan continuamente material de sistemas cercanos más pequeños y se ensamblan rápidamente para formar las galaxias más sustanciales observadas por el Telescopio Espacial Hubble en épocas posteriores.
Crédito: Harley Katz / Universidad de Oxford


Nuevas observaciones de las galaxias más distantes se acercan al amanecer cósmico

Nuevas observaciones de seis de las galaxias más distantes que se conocen en la actualidad han ayudado a determinar el momento de la primera luz en el Universo, conocido como "amanecer cósmico". El nuevo trabajo se publica en Avisos mensuales de la Royal Astronomical Society, y pone un nuevo foco en lo que podría estar entre las primeras galaxias formadas en el Universo.

Hoy nuestro Universo está lleno de luz, sin embargo, este no fue el caso hasta que se formaron las primeras estrellas y galaxias. El nuevo trabajo reduce el momento en que el Universo se bañó por primera vez en la luz de las estrellas a una pequeña ventana solo unos cientos de millones de años después del Big Bang. Antes de esto, el Universo era un lugar oscuro, con polvo y gas que se acumulaban gradualmente a través de la gravedad para eventualmente formar estas primeras estrellas y galaxias, poniendo fin a la Edad Oscura cósmica.

El equipo de investigación dirigido por el Reino Unido, que incluye colaboradores en tres instituciones estadounidenses, examinó las edades de las estrellas contenidas en seis galaxias vistas cuando el Universo tenía 550 millones de años. Se realizaron observaciones detalladas de las edades promedio de las estrellas en cada galaxia con los telescopios terrestres y espaciales más poderosos del mundo, como el Atacama Large Millimeter Array (ALMA) en Chile, el Very Large Telescope del European Southern Observatory, el gemelo Los telescopios Keck en Hawái y el telescopio Gemini-South.

"Utilizando un indicador de edad bien entendido basado en la cantidad de absorción de hidrógeno observada en las atmósferas de diferentes estrellas, pudimos inferir que, incluso en estos primeros tiempos de observación, estas galaxias ya tenían entre 200 y 300 millones de años". dijo Romain Meyer, ex estudiante de University College London, ahora investigador postdoctoral en el Instituto Max Planck de Astronomía en Heidelberg, Alemania.

Estas nuevas observaciones han retrasado el período más temprano de formación de estrellas mucho más allá del horizonte accesible con los telescopios actuales. Sin embargo, el equipo también predice que la próxima generación de telescopios, como el Telescopio Espacial James Webb (JWST), que se lanzará a finales de este año, tendrá la sensibilidad para sondear directamente estas primeras épocas del Universo.

“Lo que quizás sea más sorprendente de nuestro artículo es que predecimos que los progenitores de galaxias como las que observamos serían visibles y detectables al nacer con las capacidades infrarrojas de JWST”, explicó Nicolas Laporte de la Universidad de Cambridge, líder del estudio. .

Agrega: “Nuestras observaciones indican que el amanecer cósmico ocurrió entre 250 y 350 millones de años después del comienzo del Universo, y en el momento de su formación, galaxias como las que estudiamos habrían sido suficientemente luminosas para ser vistas con JWST. "

"Ahora esperamos ansiosos el lanzamiento exitoso de JWST, que creemos tiene la capacidad de presenciar directamente el amanecer cósmico", agregó el coautor Richard Ellis de University College London. "Dado que estamos hechos de material procesado en estrellas, esto es, en cierto sentido, la búsqueda de nuestros propios orígenes".

Contactos de medios

Dr. Robert Massey
Real Sociedad Astronómica
Reino Unido
Tel: +44 (0) 20 7292 3979
Multitud: +44 (0) 7802877699
[email protected]

Dr. Morgan Hollis
Real Sociedad Astronómica
Reino Unido
Multitud: +44 (0) 7802877700
[email protected]

Contactos científicos

Dr. Nicolás Laporte
Universidad de Cambridge
[email protected]

Dr. Romain Meyer
Instituto Max Planck de Astronomía
[email protected]

Prof. Richard Ellis
University College de Londres
[email protected]

Imágenes y leyendas

Video de la formación y evolución de las primeras estrellas y galaxias en un universo virtual similar al nuestro. La simulación comienza justo antes del amanecer cósmico, cuando el universo carece de luz estelar, y se extiende hasta la época de 550 millones de años después del Big Bang, cuando se observan las seis galaxias analizadas por el Dr. Laporte y sus colegas.

La edad del universo en millones de años se muestra en la parte superior izquierda. El recuadro se centra en la evolución de una galaxia similar a las del reciente estudio observacional. Las regiones púrpuras muestran la distribución filamentosa del gas, compuesto principalmente de hidrógeno. Las regiones blancas representan la luz de las estrellas y las regiones amarillas representan la radiación energética de las estrellas más masivas que es capaz de ionizar el gas hidrógeno circundante. A medida que las estrellas masivas alcanzan rápidamente el final de su vida, estallan en violentas explosiones de supernovas que expulsan el gas circundante permitiendo el escape de esta radiación energética. Galaxias como la que se muestra acumulan continuamente material de sistemas cercanos más pequeños y se ensamblan rápidamente para formar las galaxias más sustanciales observadas por el Telescopio Espacial Hubble en épocas posteriores.
Crédito: Harley Katz / Universidad de Oxford


Un universo cambiante de galaxias

A mediados del siglo XX, la observación de que todas las galaxias contienen algunas estrellas antiguas llevó a los astrónomos a la hipótesis de que las galaxias nacieron completamente formadas cerca del momento en que el universo comenzó su expansión. Esta hipótesis era similar a sugerir que los seres humanos nacieron como adultos y no tuvieron que pasar por las diversas etapas de desarrollo desde la infancia hasta la adolescencia. Si esta hipótesis fuera correcta, las galaxias más distantes deberían tener formas y tamaños muy parecidos a las galaxias que vemos cerca. Según este antiguo punto de vista, las galaxias, después de su formación, deberían cambiar solo lentamente, a medida que se formaron, evolucionaron y murieron generaciones sucesivas de estrellas dentro de ellas. A medida que la materia interestelar se consumía lentamente y se formaban menos estrellas nuevas, las galaxias gradualmente serían dominadas por estrellas más antiguas y más débiles y se verían cada vez más tenues.

Gracias a la nueva generación de grandes telescopios terrestres y espaciales, ahora sabemos que esta imagen de galaxias que evolucionan pacíficamente y aisladas unas de otras es completamente errónea. Como veremos más adelante en este capítulo, las galaxias del universo distante no se parecen a la Vía Láctea ni a las galaxias cercanas como Andrómeda, y la historia de su desarrollo es más compleja e implica mucha más interacción con sus vecinas.

¿Por qué estaban tan equivocados los astrónomos? Hasta principios de la década de 1990, la galaxia normal más distante que se había observado emitió su luz hace 8 mil millones de años. Desde entonces, muchas galaxias, y en particular las elípticas gigantes, que son las más luminosas y, por tanto, las más fáciles de ver a grandes distancias, evolucionaron lenta y pacíficamente. Pero el Hubble, Spitzer, Herschel, Keck y otros potentes telescopios nuevos que se han puesto en funcionamiento desde la década de 1990 permiten traspasar la barrera de los 8.000 millones de años luz. Ahora tenemos vistas detalladas de muchos miles de galaxias que emitieron su luz mucho antes (algunas hace más de 13 mil millones de años, como se ve en la Figura 2).

Gran parte del trabajo reciente sobre la evolución de las galaxias ha progresado mediante el estudio de algunas pequeñas regiones específicas del cielo donde el Hubble, el Spitzer y los telescopios terrestres han tomado imágenes de exposición extremadamente larga. Esto permitió a los astrónomos detectar imágenes muy débiles, muy distantes y, por lo tanto, muy joven galaxias como se muestra en la Figura 3. Las imágenes de nuestro telescopio de espacio profundo muestran algunas galaxias que son 100 veces más débiles que los objetos más débiles que se pueden observar espectroscópicamente con los telescopios terrestres gigantes de la actualidad. Esto significa que podemos obtener los espectros necesarios para determinar los desplazamientos al rojo solo para el cinco por ciento más brillante de las galaxias en estas imágenes.

Figura 3. Esta imagen es el resultado de una observación de 11 días con el Telescopio Espacial Hubble de una pequeña región del cielo, ubicada hacia la constelación de Fornax cerca del polo sur celeste. Esta es un área que tiene solo un puñado de estrellas de la Vía Láctea. (Dado que el Hubble orbita la Tierra cada 96 minutos, el telescopio volvió a ver el mismo pequeño trozo de cielo una y otra vez hasta que se recogió y se sumó suficiente luz para hacer esta exposición tan larga). Hay alrededor de 10,000 objetos en esta única imagen. , casi todas ellas galaxias, cada una con decenas o cientos de miles de millones de estrellas. Podemos ver algunas galaxias espirales en forma de molinete, que son como la Vía Láctea. Pero también encontramos una gran variedad de galaxias de formas peculiares que están en colisión con galaxias compañeras. Las galaxias elípticas, que contienen principalmente estrellas viejas, aparecen como manchas rojizas. (crédito: modificación del trabajo de NASA, ESA, H. Teplitz y M. Rafelski (IPAC / Caltech), A. Koekemoer (STScI), R. Windhorst (Arizona State University) y Z. Levay (STScI))

Aunque no tenemos espectros para la mayoría de las galaxias débiles, el telescopio espacial Hubble es especialmente adecuado para estudiar su formas porque las imágenes tomadas en el espacio no se ven borrosas por la atmósfera de la Tierra. Para sorpresa de los astrónomos, las galaxias distantes no encajaban en absoluto en el esquema de clasificación de Hubble. Recuerde que Hubble descubrió que casi todas las galaxias cercanas podrían clasificarse en algunas categorías, dependiendo de si eran elípticas o espirales. Las galaxias distantes observadas por el telescopio espacial Hubble se ven muy diferentes de las galaxias actuales, sin brazos espirales, discos ni protuberancias identificables como se muestra en la Figura 4. También tienden a ser mucho más agrupadas que la mayoría de las galaxias actuales. En otras palabras, está quedando claro que las formas de las galaxias han cambiado significativamente con el tiempo. De hecho, ahora sabemos que el esquema de Hubble funciona bien solo durante la última mitad de la edad del universo. Antes, las galaxias eran mucho más caóticas.

Figura 4. Esta imagen del telescopio espacial Hubble muestra lo que probablemente son "galaxias en construcción" en el universo temprano. Los recuadros de esta imagen en color muestran ampliaciones de 18 grupos de estrellas más pequeñas que las galaxias tal como las conocemos. Todos estos objetos emitieron su luz hace unos 11 mil millones de años. Por lo general, tienen solo unos 2.000 años luz de diámetro, que es mucho más pequeño que la Vía Láctea, con un diámetro de 100.000 años luz. Estos 18 objetos se encuentran en una región de solo 2 millones de años luz de diámetro y están lo suficientemente cerca como para que probablemente colisionen y se fusionen para construir una o más galaxias normales. (crédito: modificación del trabajo de Rogier Windhorst (Universidad Estatal de Arizona) y NASA)

No son solo las formas las que son diferentes. Casi todas las galaxias a distancias superiores a 11 mil millones de años luz, es decir, las galaxias que estamos viendo cuando tenían menos de 3 mil millones de años, son extremadamente azules, lo que indica que contienen muchas estrellas jóvenes y que la formación de estrellas en están ocurriendo a un ritmo mayor que en las galaxias cercanas. Las observaciones también muestran que las galaxias muy distantes son sistemáticamente más pequeñas en promedio que las galaxias cercanas. Relativamente pocas galaxias presentes antes de que el universo tuviera alrededor de 8 mil millones de años tienen masas superiores a 10 11 METROsol. Eso es 1/20 de la masa de la Vía Láctea si incluimos su halo de materia oscura. Hace once mil millones de años, solo había unas pocas galaxias con masas superiores a 10 10 METROsol. En cambio, lo que vemos parecen ser pequeños trozos o fragmentos de material galáctico, representados en la Figura 5. Cuando miramos las galaxias que emitieron su luz hace 11 a 12 mil millones de años, ahora creemos que estamos viendo la semillas de galaxias elípticas y de las protuberancias centrales de las espirales. Con el tiempo, estas galaxias más pequeñas chocaron y se fusionaron para formar las grandes galaxias actuales.

Tenga en cuenta que las estrellas que se formaron hace más de 11 mil millones de años serán estrellas muy viejas en la actualidad. Indeed when we look nearby (at galaxies we see closer to our time), we find mostly old stars in the nuclear bulges of nearby spirals and in elliptical galaxies.

Figure 5. The small white boxes, labeled a, b, and c, mark the positions of three images of the same galaxy. These multiple images were produced by the massive cluster of galaxies known as Abell 2744, which is located between us and the galaxy and acts as a gravitational lens. The arrows in the enlarged insets at right point to the galaxy. Each magnified image makes the galaxy appear as much as 10 times larger and brighter than it would look without the intervening lens. This galaxy emitted the light we observe today when the universe was only about 500 million years old. When the light was emitted the galaxy was tiny—only 850 light-years across, or 500 times smaller than the Milky, and its mass was only 40 million times the mass of the Sun. Star formation is going on in this galaxy, but it appears red in the image because of its large redshift. (credit: modification of work by NASA, ESA, A. Zitrin (California Institute of Technology), and J. Lotz, M. Mountain, A. Koekemoer, and the HFF Team (STScI))

What such observations are showing us is that galaxies have grown in size as the universe has aged. Not only were galaxies smaller several billion years ago, but there were more of them gas-rich galaxies, particularly the less luminous ones, were much more numerous then than they are today.

Those are some of the basic observations we can make of individual galaxies (and their evolution) looking back in cosmic time. Now we want to turn to the larger context. If stars are grouped into galaxies, are the galaxies also grouped in some way? In the third section of this chapter, we’ll explore the largest structures known in the universe.


The Institute for Creation Research

Astronomers have determined that a distant galaxy discovered three years ago is rotating, making it the most distant rotating disk galaxy yet observed. 1 This disk galaxy has been designated DLA0817g, but has been nicknamed the &ldquoWolfe Disk,&rdquo after the late astronomer Arthur M. Wolfe. Astronomers used the Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), a collection of sixty-six radio telescopes in northern Chile, to verify that the galaxy is rotating. The research has been published in the journal Naturaleza. 2 The press release acknowledges that the Wolfe Disk &ldquoprovides a challenge for many galaxy formation scenarios.&rdquo 1

The astronomers used an &ldquoindirect&rdquo method to discover the Wolfe Disk. They realized that light from a quasar more distant than the Wolf Disk had been absorbed by a giant cloud of hydrogen gas. Their discovery of the gas cloud led to their discovery of the disk galaxy within the hydrogen cloud.

Big Bang astronomers assume that light from a galaxy billions of light-years away requires billions of years to reach us. While this may seem reasonable, creation scientists question this assumption. 3,4 By Big Bang reckoning, this means that we are seeing these distant objects, not as they are now, but as they were billions of years ago. Therefore Big Bang astronomers expect these distant galaxies to be &ldquoimmature,&rdquo not having time to &ldquoevolve.&rdquo However, they have repeatedly been surprised by distant galaxies that are more &ldquomature&rdquo than expected by Big Bang reckoning. 5-9 As reported by the ALMA press release,

Or perhaps it illustrates that something is wrong with secular ideas about galaxy formation. Or that something is wrong with the assumption that distant light takes billions of years to reach us. Or perhaps both.

Distant &ldquoearly&rdquo galaxies can show differences with nearby more &ldquorecent&rdquo galaxies, and secular astronomers attribute those differences to an evolutionary process. However, the study&rsquos lead author, Marcel Neeleman of the Max Planck Institute for Astronomy, went on to say,

So, not only are these distant galaxies a problem for the Big Bang, there may be many more of them than originally thought!

The fact that Big Bang theorists are continually being &ldquosurprised&rdquo by their observations is a strong indication that the Big Bang model, despite popular perception, is not a good scientific model. 10,11 Why then are so many Christians apparently intimidated into accepting it, especially when it contradicts the Genesis history at so many points? 12


Texas Astronomer Discovers Most Distant Known Galaxy

University of Texas at Austin astronomer Steven Finkelstein has led a team that has discovered and measured the distance to the most distant galaxy ever found. The galaxy is seen as it was at a time just 700 million years after the Big Bang.

Although observations with NASA's Hubble Space Telescope have identified many other candidates for galaxies in the early universe, including some that might perhaps be even more distant, this galaxy is the farthest and earliest whose distance can be definitively confirmed with follow-up observations from the Keck I telescope, one of a pair of the world's largest Earth-bound telescopes.

The result are published in the Oct. 24 issue of the journal Naturaleza.

"We want to study very distant galaxies to learn how galaxies change with time, which helps us understand how the Milky Way came to be," Finkelstein said.

That's what makes this confirmed galaxy distance so exciting, because "we get a glimpse of conditions when the universe was only about 5 percent of its current age of 13.8 billion years," said Casey Papovich of Texas A&M University, second author of the study.

Astronomers can study how galaxies evolve because light travels at a certain speed, about 186,000 miles per second. Thus, when we look at distant objects, we see them as they appeared in the past. The more distant astronomers can push their observations, the farther into the past they can see.

The devil is in the details, however, when it comes to making conclusions about galaxy evolution, Finkelstein points out. "Before you can make strong conclusions about how galaxies evolved, you've got to be sure you're looking at the right galaxies."

This means that astronomers must employ the most rigorous methods to measure the distance to these galaxies, to understand at what epoch of the universe they are seen.

Finkelstein's team selected this galaxy, and dozens of others, for follow-up from the approximately 100,000 galaxies discovered in the Hubble Cosmic Assembly Near-infrared Deep Extragalactic Legacy Survey (CANDELS), of which Finkelstein is a team member. The largest project in the history of Hubble, CANDELS used more than one month of Hubble observing time.

The team looked for CANDELS galaxies that might be extremely distant, based on their colors from the Hubble images. This method is good but not foolproof, Finkelstein said. Using colors to sort galaxies is tricky because closer objects can masquerade as distant galaxies.

So to measure the distance to these potentially early-universe galaxies in a definitive way, astronomers use spectroscopy — specifically, looking at how much a galaxy's light wavelengths have shifted toward the red end of the spectrum during their travels from the galaxy to Earth because of the expansion of the universe. This phenomenon is called "redshift."

The team used Keck Observatory's Keck I telescope in Hawaii, one of the largest optical/infrared telescopes in the world, to measure the redshift of the CANDELS galaxy designated z8_GND_5296 at 7.51, the highest galaxy redshift ever confirmed. The redshift means this galaxy hails from a time only 700 million years after the Big Bang.

Read more about this discovery in the Department of Astronomy news release.


Ver el vídeo: Burn After Reading - What The Fuck Do We Learn (Agosto 2022).