Encuentran la galaxia lente más lejana de nuestro planeta, a 9.6 mil millones de años luz

Astrónomos de la NASA descubrieron de manera inesperada la galaxia más lejana que actúa como lupa hasta, usando el telescopio espacial Hubble. Desde la tierra se ve una galaxia de hace 9.6 mil millones de años atrás, esta monstruosa galaxia elíptica rompe el antiguo record por 200 millones de años.

Estas galaxias “lente” son tan masivas que doblan su propia gravedad, pues magnifican y distorsionan la luz de los objetos atrás de esta, en un fenómeno denominado lente gravitacional. Encontrar una galaxia lente en un área tan pequeña del cielo es tan raro que normalmente se tendría que buscar en una región cientos de veces más grande para encontrar una sola.

El objeto atrás del lente cósmico es una pequeña espiral experimentando un rápido estallido de formación estelar. Su luz ha viajado 10.7 mil millones de años para llegar a la tierra y ver esta alineación por casualidad a tan larga distancia de la tierra es un raro descubrimiento. Al localizar más de estas distantes galaxias lente ofrecerán información de cómo galaxias jóvenes en el universo temprano se transformaban en las masivas galaxias hechas, principalmente, de materia oscura de hoy. La materia oscura no se puede ver, pero influye en el volumen de la materia del universo.

“Cuando miras más allá de nueve mil millones de años en el universo temprano no esperas encontrar este tipo de galaxia lente en absoluto,” explico la investigadora en jefe Kim-Vy Tran de la universidad de Texas A&M. “Es muy difícil ver una alineación entre dos galaxias  en el universo temprano. Imagina sostener una lupa cerca de ti y luego moverla mucho más lejos. Cuando sostienes una lupa a la distancia del brazo es muy probable que veas un objeto más grande. Pero si mueves la lupa a través de la habitación, las posibilidades de ver la lupa perfectamente alineada con otro objeto atrás de ella disminuyen.”

Los miembros del equipo Kenneth Wong y Sherry Suyu usaron el enfoque gravitacional de la alineación aleatoria para medir la masa total de la gigantesca galaxia, incluyendo la cantidad de materia oscura, al medir la intensidad de sus efectos de enfoque en la luz de la galaxia de fondo. La gigantesca galaxia de primer plano pesa 180 billones más que nuestro sol y es una galaxia masiva para su tiempo. También es de las más brillantes en una agrupación lejana, denominada IRC 0218.

“Hay cientos de galaxias lente que conocemos, pero casi todas están relativamente cerca, en términos cósmicos,” dijo Wong, primer autor en la disertación científica del equipo. “haber encontrado un lente tan lejano como este es un descubrimiento muy especial porque podemos aprender acerca del contenido de materia oscura de las galaxias en un pasado distante. Comparando nuestro análisis de esta galaxia lente, con otras galaxias lente más cercanas, podemos comenzar a entender cómo es que el contenido de materia oscura ha evolucionado con el tiempo.”

El equipo cree que la galaxia lente continuo creciendo durante nueve mil millones de años, ganando estrellas y materia oscura al canibalizar galaxias vecinas. Tran explicó que estudios recientes sugieren que estas galaxias masivas ganan más materia oscura que las estrellas al continuar creciendo. Los astrónomos asumían que la materia oscura y la materia ordinaria existen de manera equitativa en una galaxia con el paso del tiempo, pero ahora saben que el radio de materia oscura con materia ordinaria cambia con el tiempo. La galaxia lente distante recientemente descubierta eventualmente será mucho más masiva que la Vía Láctea además de que tendrá una mayor cantidad de materia oscura.

Tran y su equipo estudiaban formaciones estelares en dos cúmulos galácticos lejanos, incluyendo IRC 0218, cuando se encontraron con los lentes gravitacionales. Mientras analizaban información espectrográfica del observatorio W.M. Keck en Hawái, Tran avistó una fuerte detección de hidrogeno caliente que parecía alzarse de una gigantesca galaxia elíptica. La detección resulto sorprendente por que el hidrogeno caliente es un claro signo de un nacimiento estelar. Observaciones previas habían mostrado que el gigante elíptico, residente en el cumulo galáctico IRC 0218, era una galaxia vieja y calma que había dejado de crear estrellas hacía mucho tiempo. Otro descubrimiento sorprendente fue que las estrellas jóvenes estaban a una distancia mucho mayor de la galaxia elíptica. Tran se encontraba sorprendida y preocupada pensando que su equipo había cometido un fuerte error en sus observaciones.

La astrónoma pronto se dio cuenta de que no habían cometido un error cuando miró las imágenes del Hubble tomadas en longitud de onda azul, las cuales revelaban el brillo de las estrellas nuevas. Las imágenes tomadas por la Cámara Avanzada para Investigaciones y la Cámara de Campo 3 del Hubble revelaron un objeto azul en forma de ceja junto a una mancha azul alrededor de la elíptica masiva. Tran reconoció las cualidades inusuales como imágenes distorsionadas y magnificadas de una galaxia más lejana tras la galaxia elíptica, característica propia de un lente gravitacional.

Para confirmar su hipótesis de lentes gravitacionales el equipo de Tran analizó datos archivados en el Hubble, de dos programas de observación, el sondeo 3D-HST, un sondeo espectroscópico casi infrarrojo tomado con la Cámara de Campo 3, y el Sondeo del Ensamblaje Cósmico Cuasinfrarrojo Profundo Extragaláctico, el mayor programa de espacio profundo del Hubble. Esos datos mostraron otra huella de gas caliente conectada con la galaxia distante.

La galaxia distante es demasiado pequeña  y lejana para que el Hubble su estructura. Por lo que los miembros del equipo analizaron la distribución de la luz en el objeto para inferir su forma en espiral. Además las galaxias espirales son más copiosas durante esas etapas tempranas. Las imágenes del Hubble además revelaron al menos una región brillante compacta cerca del centro. El equipo piensa que la región brillante se debe a un frenesí de formación estelar y esta probablemente compuesto de hidrogeno calentado por masivas estrellas jóvenes. Conforme Tran continua con sus estudios de formaciones estelares en cúmulos galácticos continuara buscando más huellas de lentes galácticos.

Los resultados del equipo aparecerán en el volumen de julio 10 de “The Astrophysical Journal Letters”.