ALMA observa una galaxia enorme distante gracias a ayuda gravitacional

En 2014, la Campaña de Línea Base Larga del Observatorio ALMA, que separó las antenas hasta por 15 kilómetros entre sí, produjo una imagen increíblemente detallada de la galaxia distante SDP.81 sometida a un lente gravitacional. Nuevos análisis de esta imagen revelan detalles nunca antes vistos en una galaxia tan lejana, incluyendo cúmulos con material concentrado de formación estelar increíblemente masivos.

Las observaciones de SDP.81 con ALMA fueron posibles gracias a un efecto cósmico conocido como lente gravitacional, en que una enorme galaxia situada entre SDP.81 y ALMA  actúa como una lente, deformando la luz de la galaxia más distante y creando un ejemplo casi perfecto de un fenómeno llamado anillo de Einstein.

Desde entonces, al menos siete grupos de científicos analizaron en forma independiente los datos de SDP.81 obtenidos por ALMA. La serie de artículos publicados contiene numerosas revelaciones sobre la galaxia, tales como detalles de su estructura, contenido y movimiento, entre otras características físicas.

Como ALMA es un interferómetro, es decir un conjunto de antenas que trabaja en perfecta sincronía para captar la luz como si fuera un enorme telescopio, puede ajustar su resolución relocalizando sus antenas. Durante esta campaña de observaciones, el conjunto de antenas de ALMA se encontraba en su máxima extensión –hasta 15 kilómetros de distancia entre antenas– proveyendo la mayor resolución obtenida hasta ahora por el telescopio. Por consiguiente, las nuevas imágenes de SDP.81 tienen una resolución más de seis veces superior a las que se obtienen en la frecuencia infrarroja con el telescopio espacial Hubble de NASA/ESA.

Usando sofisticados modelos para corregir la distorsión generada por el lente gravitacional, los astrónomos pudieron revelar una detallada y hasta ahora desconocida estructura en SDP.81. Dicha estructura estaría formada por nubes de polvo donde se cree que hay grandes depósitos de gas molecular frío, justamente el tipo de lugar donde suelen formarse estrellas y planetas.

Gracias a ello, ALMA pudo observar aglomeraciones de unos 200 años luz de extensión, existentes en la galaxia, que serían incubadoras de estrellas. Es la primera vez que se observa este fenómeno a una distancia tan grande.

«Si bien ALMA fue diseñado para ser el telescopio más poderoso de su tipo, al aprovechar el efecto de ampliación provocado por la lente gravitacional, pudimos estudiar un misterioso y distante objeto con un nivel de detalle que habría sido imposible obtener de otra forma», afirma Todd Hunter, astrónomo del Observatorio Radioastronómico Nacional de Estados Unidos (NRAO, en su sigla en inglés) y coautor de uno de los artículos. «Este conjunto de datos abarca toda una serie de investigaciones sumamente interesantes que confirman que ALMA está proporcionando a la comunidad astronómica nuevos medios para estudiar el Universo distante».

«La imagen de ALMA de la galaxia reconstituida es espectacular», celebra Rob Ivison, coautor de dos de los artículos publicados y director de Ciencia del Observatorio Europeo Austral (ESO, en su sigla en inglés).»La enorme área de recolección de ALMA, así como la amplia separación de sus antenas y la estable atmósfera que hay sobre el desierto de Atacama se traducen en un extraordinario nivel de detalle, tanto en términos de las imágenes como de los espectros. Esto significa que realizamos observaciones de gran sensibilidad y obtenemos información sobre la manera en que se mueven diferentes partes de la galaxia. Ahora podemos estudiar las galaxias al otro extremo del Universo y ver cómo se fusionan y crean una gran cantidad de estrellas. Es el tipo de cosas por las que me levanto todas las mañanas», agrega Ivison.

Con los datos espectrales recabados por ALMA, los astrónomos también estudiaron la rotación de la galaxia distante y estimaron su masa. Los datos revelaron que el gas presente en esta galaxia es inestable, hay partes de este gas que colapsan hacia dentro y que probablemente terminarán formando incubadoras gigantes de estrellas.

Los modelos del efecto de lente gravitacional también delatan la presencia de un agujero negro supermasivo en el centro de la galaxia que actúa como lente. Como la imagen central de SDP.81 es demasiado débil para ser detectada, se deduce que la galaxia intermedia contiene un agujero negro supermasivo con una masa equivalente a 200 a 300 millones de veces la masa de nuestro Sol.

Finalmente, la cantidad de artículos publicados solo a partir de este conjunto de datos de ALMA refleja el entusiasmo que genera el potencial del observatorio, debido a su enorme capacidad de resolución y recolección de luz. También deja entrever el tipo de hallazgos que ALMA facilitará a los astrónomos en los próximos años, develando nuevas preguntas sobre la naturaleza de las galaxias distantes.

(OBSERVATORIO ALMA/DICYT)