Las primeras galaxias podrían ser más grandes de lo que se pensaba

Utilizando el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), los astrónomos han observado una cantidad significativa de gas frío y neutro en las regiones exteriores de A1689-zD1, una de las galaxias más jóvenes y distantes jamás encontradas.

A1689-zD1 se encuentra a unos 13.000 millones de años luz en la constelación de Virgo.

Esta galaxia de formación estelar se descubrió escondida detrás de un cúmulo de galaxias llamado Abell 1689 en 2007 y se confirmó en 2015.

A1689-zD1 es observable sólo en virtud de que su brillo es amplificado más de 9 veces por una lente gravitacional en forma de Abell 1689.

«A1689-zD1 se encuentra en el Universo muy temprano – sólo 700 millones de años después del Big Bang», dijo el autor principal Hollis Akins, un estudiante universitario del Grinnell College.

«Esta es la época en la que las galaxias estaban empezando a formarse».

«Lo que vemos en estas nuevas observaciones son pruebas de procesos que pueden contribuir a la evolución de lo que llamamos galaxias normales en contraposición a las galaxias masivas».

«Y lo que es más importante, estos procesos son los que antes no creíamos que se aplicaran a estas galaxias normales».

Uno de estos procesos poco comunes es la producción y distribución de combustible para la formación de estrellas en la galaxia, y potencialmente mucho.

Akins y sus colegas utilizaron ALMA para localizar un halo de gas carbónico que se extiende mucho más allá del centro de A1689-zD1.

Esto podría ser una prueba de la formación estelar en curso en la misma región o el resultado de perturbaciones estructurales, como fusiones o flujos de salida, en las primeras etapas de la formación de la galaxia. Según el equipo, esto es inusual en las galaxias tempranas.

«El gas de carbono que observamos en esta galaxia se encuentra típicamente en las mismas regiones que el gas de hidrógeno neutro, que es también donde tienden a formarse nuevas estrellas», dijo Akins.

«Si ese es el caso de A1689-zD1, es probable que la galaxia sea mucho más grande de lo que se pensaba».

«También es posible que este halo sea un remanente de actividad galáctica anterior, como fusiones que ejercieron complejas fuerzas gravitacionales sobre la galaxia que llevaron a la expulsión de mucho gas neutro hacia estas grandes distancias.»

«En cualquier caso, la evolución temprana de esta galaxia fue probablemente activa y dinámica, y estamos aprendiendo que esto puede ser un tema común, aunque no observado previamente, en la formación temprana de galaxias.»

Los astrónomos también observaron flujos de gas caliente e ionizado -provocados habitualmente por la actividad galáctica violenta, como las supernovas- que salían del centro de A1689-zD1.

Es posible, dada su naturaleza potencialmente explosiva, que los flujos de salida tengan algo que ver con el halo de carbono.

«Los flujos de salida se producen como resultado de una actividad violenta, como la explosión de supernovas (que expulsan el material gaseoso cercano fuera de la galaxia) o los agujeros negros en los centros de las galaxias (que tienen fuertes efectos magnéticos que pueden expulsar material en potentes chorros)», dijo Akins.

«Debido a esto, hay una fuerte posibilidad de que los flujos de salida calientes tengan algo que ver con la presencia del halo de carbono frío».

«Y eso resalta aún más la importancia de la naturaleza multifásica, o entre caliente y fría, del gas que sale».

Los resultados aparecen hoy en el Astrophysical Journal.

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Akins et al. 2022. ALMA revela gas frío extendido y caliente ionizado en una galaxia típica de formación estelar a z = 7,13. ApJ, en prensa;