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El contenido de metal en las primeras galaxias desafía los modelos

Astrónomos liderados por la ETH Zurich han utilizado el Observatorio Keck para estudiar el papel de las tasas de formación de estrellas en el contenido de metal de galaxias distantes.
Descubrieron que las cantidades de metales son muy similares, independientemente de la actividad de formación de estrellas en las galaxias, lo que plantea nuevos interrogantes acerca de la teoría de formación de estrellas. Sus hallazgos fueron publicados en la revista 'Astrophysical Journal'.
Utilizando el instrumento MOSFIRE instalado en el telescopio Keck I -uno de los telescopios ópticos más grandes del mundo- los científicos reunieron datos sobre 41 galaxias de formación de estrellas a 11.000 millones de años luz de distancia.
El equipo encontró que las galaxias típicas de formación de estrellas en el universo de 2.000 millones de años después del Big Bang, tienen sólo el veinte por ciento de metales (elementos más pesados que el helio) en comparación con las del Universo actual. También descubrieron que el contenido de metal es independiente de la intensidad de la actividad de formación de estrellas - en marcado contraste con lo que se conoce de las galaxias recién formadas, o en sus cercanías.
"Las galaxias que hemos estudiado son muy débiles porque están tan lejos que la luz necesita más de 11.000 millones de años en llegar hasta nosotros", dijo Masato Onodera, autor principal del estudio. "Por lo tanto, la excelente capacidad de recogida de luz del telescopio de 10 metros del Observatorio Keck fue crucial para llevar a cabo este estudio", explicó.
Recopilar los fotones es sólo una parte del trabajo, y desmenuzarlos en datos que pudieran ser analizados por el equipo era el trabajo del último instrumento incorporado al Observatorio Keck, MOSFIRE.
"MOSFIRE nos permitió observar varios objetos simultáneamente con una sensibilidad exquisita, lo que nos permite recoger los espectros de muchas galaxias de modo muy eficiente", dijo. "Vimos una serie de características espectrales emitidas por los átomos ionizados en las galaxias, como el hidrógeno, el oxígeno y neón, lo que nos permitió determinar el contenido de metales de las galaxias".
Además del tiempo de telescopio otorgado a través del Instituto de Tecnología de California, el equipo intercambió tiempo valioso en el telescopio Subaru de 8 metros, también en Hawai, logrando el tiempo suficiente en el Observatorio Keck para completar la investigación.
El contenido de metal en las galaxias de formación estelar es el resultado de una compleja interacción entre el gas que entra en la galaxia, la formación de estrellas en la galaxia, y la emanación de gas de la galaxia en el contexto cosmológico. Cuánto metal hay en el sistema y si existe la correlación entre el contenido de metal y la actividad de formación de estrellas puede dar importantes pistas de cómo evoluciona en una galaxia del Universo distante.
"Si extrapolamos lo que se conoce en el universo local, habría esperado una metalicidad mayor en las galaxias menos activas de formación estelar de lo que se encontró", dijo Tran Hien, astrónomo en el Observatorio Keck que no formaba parte de la constatación. "Es parte de la evolución normal de las estrellas y galaxias. El equipo de Onodera se dio cuenta de que el papel de la formación de estrellas no es tan fuerte a grandes distancias, ya que está a cero. La comprensión de la interacción entre la metalicidad, las tasas de formación estelar y la masa de formación de estrellas galaxias ayudará a entender mejor la evolución de galaxias".
Debido a que el equipo no vio ninguna influencia de la fuerza de formación de estrellas en el enriquecimiento de metal en las galaxias distantes, revela que las condiciones físicas que regulan la formación de estrellas en las galaxias en el Universo temprano son posiblemente diferentes de las observadas en el Universo actual . Esto podría estar relacionado con el hecho de que la tasa de formación de estrellas no puede seguir el ritmo de la tasa de acreción de gas de la red cósmica.