Galaxy J1135 revela su mapa de agua

Niveles de energía de los cambios rotacionales de agua. Las flechas rojas indican el bombeo FIR de fotones de polvo; también se indican las longitudes de onda correspondientes. Las flechas que apuntan hacia abajo indican la cascada de desexcitación radiativa en los ciclos de bombeo. Las tres flechas moradas hacia abajo resaltan las tres líneas de emisión que son el foco de este trabajo. Las colisiones pueden contribuir en parte a la población de los niveles de la red troncal. Los niveles de energía se toman de la base de datos LAMDA (Schöier et al. 2005). Préstamo: Revista de astrofísica (2023). DOI: 10.3847/1538-4357/accd72

El agua es esencial para la vida, pero para los astrofísicos representa algo más. Los científicos observan el agua en las galaxias, su distribución y especialmente el cambio de estado de hielo a vapor como marcadores importantes que indican áreas de mayor energía donde se están formando agujeros negros y estrellas. Básicamente, donde hay vapor de agua, sucede algo importante.

Un nuevo estudio de SISSA ha revelado ahora la distribución del agua en la galaxia J1135, que se encuentra a 12 000 millones de años luz de distancia y se formó cuando el universo era “adolescente”, 1 800 millones de años después del Big Bang (ya objeto de estudios previos de SISSA).

Este mapa de agua, con una resolución sin precedentes, es el primero de una galaxia tan lejana y es el foco de un estudio publicado recientemente en la revista Revista de astrofísica. Los autores del estudio explican que el mapa podría ayudarnos a comprender los procesos físicos en J1135 y arrojar luz sobre la dinámica aún parcialmente confusa que rodea la formación estelar, los agujeros negros y las propias galaxias.

Estudiando galaxias: por qué el agua es tan importante

“El agua se puede encontrar no solo en la Tierra, sino en todas partes del espacio, en diferentes estados. Por ejemplo, en forma de hielo, el agua se puede encontrar en las llamadas nubes moleculares, regiones densas de polvo y gas donde nacen las estrellas”, explica Francesca Perrotta, autora principal del estudio dirigido por el equipo de Astrofísica Teórica y Observacional de Galaxias (GOThA) de SISSA.

“El agua actúa como un manto, cubriendo la superficie de los granos de polvo interestelar que forman los componentes básicos de estas nubes moleculares y los principales catalizadores para la formación de partículas en el cosmos”.

El Dr. Perrotta continúa: “A veces, algo interrumpe la quietud y la frialdad de estas nubes moleculares: el nacimiento de una estrella que libera calor, o un agujero negro que comienza a acumular materia, emitiendo energía. La radiación de las estrellas y otras fuentes puede calentar el agua helada, sublimándola en una fase gaseosa”.

“A medida que el vapor de agua se enfría, emite luz en la parte infrarroja del espectro. Luego, los astrofísicos pueden observar esta emisión de vapor de agua para mapear áreas de la galaxia donde se genera energía, lo que nos brinda información sin precedentes sobre cómo se forman las galaxias”. Esta información se puede combinar luego con mapas de otras moléculas, como el monóxido de carbono (CO), que también se utilizan en el estudio de estos fenómenos.

Lentes gravitacionales: cómo los científicos estudiaron J1135

¿Cómo se puede explorar una galaxia en un universo tan joven y distante? La respuesta es la lente gravitacional, una técnica que hace posible observar cuerpos celestes distantes a través de objetos espaciales de gran masa que están más cerca de la Tierra.

Según los principios de la relatividad general, estos objetos en primer plano distorsionan la luz de fuentes que están detrás de los mismos objetos pero están perfectamente alineadas con ellos, casi como una lente cósmica gigante que nos permite localizar y estudiar galaxias, incluso las más distantes. La lente fue un factor clave en otro estudio reciente de SISSA dedicado al descubrimiento de J1135.

Cómo se forman las galaxias: todavía hay mucho por descubrir

El Dr. Perrotta explica que esta investigación es valiosa en parte porque avanza nuestro conocimiento en un área importante: “Todavía no está claro cómo se forman las galaxias. Hay al menos dos escenarios posibles, no necesariamente alternativos: uno ve pequeñas galaxias agregándose en otras más grandes y el otro ve la formación de estrellas in situ. Estudios como el nuestro nos ayudan a comprender lo que está sucediendo, especialmente en esta galaxia, pero también podemos inferir información más general a partir de ella”.

Las observaciones futuras, similares a las ya realizadas por el Telescopio Espacial James Webb, el telescopio más grande jamás enviado al espacio, pueden revelar más sobre J1135 y conducir a una representación más precisa de sus moléculas.

Profe. Andrea Lapi, del Grupo de Astrofísica y Cosmología de SISSA, coautora del estudio y codirectora de GOThA, comenta: “Los notables logros alcanzados en este trabajo fueron posibles gracias a los esfuerzos combinados de varios científicos de alto nivel y una gran cantidad de jóvenes científicos talentosos (estudiantes de doctorado y doctorado) que dominan una variedad de conocimientos, desde el análisis de datos de observación hasta técnicas numéricas y de ciencia de datos, y modelado e interpretación teóricos”.

“Me gustaría destacar la capacidad de los miembros de nuestro equipo para adquirir rápidamente una formación sólida, reenfocar sus esfuerzos y obtener resultados originales y de vanguardia en campos de investigación de vanguardia e inexplorados, como la astroquímica de alto corrimiento al rojo en el caso actual. Esta es la forma en que se debe hacer la investigación en (astro)física”.

Brindado por la Escuela Internacional de Estudios Avanzados (SISSA)

Deja una respuesta

Tu dirección de correo electrónico no será publicada. Los campos obligatorios están marcados con *