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H2020

ZoomInTheDust — Resultado resumido

Project ID: 707601
Financiado con arreglo a: H2020-EU.1.3.2.
País: Reino Unido
Dominio: Espacio, Investigación fundamental

Un estudio de las galaxias elípticas

Las galaxias tienen formas muy variadas como por ejemplo «elípticas», bolas conglomeradas de enorme tamaño que contienen hasta billones de estrellas. Una iniciativa financiada con fondos europeos estudió su formación y evolución empleando para ello un método basado en el fenómeno de las lentes gravitacionales.
Un estudio de las galaxias elípticas
Las galaxias elípticas son las más antiguas y masivas del universo observable. El proyecto ZoomInTheDust, financiado por el programa Horizonte 2020 de la Unión Europea, investigó la fase oscurecida por el polvo durante la formación de las galaxias elípticas para desentrañar los mecanismos que rigen la formación estelar intensa y su posterior evolución. «Las primeras fases de la formación de galaxias elípticas se estudian mejor en longitudes de onda del infrarrojo lejano hasta submilimétricas, donde el polvo reprocesa la radiación ultravioleta y óptica de las nuevas formaciones», informa el Dr. Mattia Negrello.

La iniciativa se valió de observaciones en longitudes de onda submilimétrica realizadas por el Observatorio Espacial Herschel de la Agencia Espacial Europea durante el estudio H-ATLAS («Herschel Astrophysical Terahertz Large Area Survey») dirigido por la Universidad de Cardiff. El estudio identificó protogalaxias elípticas de polvo lejanas, varias de ellas observadas a través de una lente gravitacional. Este fenómeno es producto de la influencia del campo gravitatorio de un objeto masivo, como por ejemplo una galaxia, que curva los rayos de luz que pasan a su alrededor como si fuese una lente mal diseñada. Este proceso lo predijo Albert Einstein en su Teoría de la Relatividad.

Telescopios cósmicos

Debido a que los fotones llegan a la Tierra por caminos completamente distintos alrededor de la «lente», se generan varias imágenes de la galaxia al fondo, las cuales en ocasiones se mezclan hasta formar una estructura anular conocida como anillo de Einstein. Las distintas imágenes suelen ser versiones ampliadas de la galaxia de fondo, lo cual supone una imagen amplificada de la misma.

«Las lentes gravitacionales son telescopios cósmicos naturales, nos permiten detectar galaxias lejanas y débiles y observar detalles con mucha precisión», explica el Dr. Negrello. «Al aumentar el brillo de las fuentes y su tamaño angular en el cielo, las lentes gravitacionales ofrecen una imagen ampliada del universo lejano». ZoomInTheDust estudió una metodología nueva para identificar lentes gravitacionales validada por el Dr. Negrello mediante los primeros datos obtenidos por H-ATLAS.

Los resultados más relevantes incluyen la mayor muestra de galaxias ampliadas submilimétricas hasta la fecha. Estas se emplean para investigar las primeras fases de formación de las galaxias más masivas del universo y conocer las propiedades del medio interestelar en el universo lejano. Los hallazgos también muestran que la mayoría de las galaxias submilimétricas más brillantes del universo pasan por una lente y no son en sí galaxias «monstruosas» superbrillantes, lo cual impone límites nuevos e importantes para los modelos de formación y evolución galáctica.

Cómo se forman las galaxias

El proyecto también programó código para modelar determinadas galaxias submilimétricas proyectadas a través del efecto de lente que, por vez primera, amplían la vanguardia de la modelización de lentes y los métodos de reconstrucción de la fuente a fin de procesar datos interferométricos. En la interferometría se incluyen técnicas que superponen ondas electromagnéticas y aprovechan el efecto de la interferencia para extraer información.

La utilización del código con datos interferométricos anteriores de galaxias observadas a través del efecto lente mediante H-ATLAS permitió reevaluar análisis anteriores y generar aproximaciones más fiables del factor de ampliación de estas galaxias y del tamaño y la morfología de sus regiones de formación estelar. Según el Dr. Negrello: «Se sospecha que estas galaxias masivas se formaron por la colisión de dos galaxias independientes o por la acreción constante del gas de su entorno. Si bien estas posibilidades aún son objeto de un debate activo en la comunidad astronómica, los análisis de las galaxias ampliadas de H-ATLAS parecen decantarse por el segundo modelo de formación galáctica».

ZoomInTheDust está siendo de gran ayuda a la comunidad científica gracias a su muestreo de galaxias proyectadas a través del efecto de lente de H-ATLAS al ofrecer objetivos excelentes para observaciones activas o futuras de seguimiento que estudien con un grado inédito de detalle las propiedades morfológicas y dinámicas de las galaxias de polvo generadoras de estrellas. «El proyecto ofrece una nueva frontera en el campo de las lentes gravitacionales, el cual hasta ahora era exclusivo de la astronomía óptica y la radioastronomía», concluye el Dr. Negrello.

Palabras clave

ZoomInTheDust, galaxias elípticas, Herschel Astrophysical Terahertz Large Area Survey (H-ATLAS), lentes gravitacionales, Observatorio Espacial Herschel
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