Los telescopios Herschel y Keck censan el universo ‘invisible’

Las observaciones conjuntas de los telescopios Herschel, de la Agencia Espacial Europea (ESA), y Keck, en Hawái (EEUU), han permitido a los astrónomos caracterizar cientos de nuevas galaxias con brotes estelares, descubriendo tasas de formación de estrellas extraordinariamente altas a lo largo de la historia del universo.

Las galaxias con brotes estelares emiten tanta luz que deberían brillar cientos o miles de veces más que nuestra galaxia, pero el gas que alimenta a sus estrellas también contiene una gran cantidad de polvo, producto de la frenética formación de nuevos astros. Como referencia, nuestra propia galaxia –la Vía Láctea– produce tan sólo el equivalente a una masa solar al año.

Las galaxias con brotes estelares emiten tanta luz que deberían brillar cientos o miles de veces más que nuestra Galaxia, pero el gas que alimenta a sus estrellas también contiene una gran cantidad de polvo, producto de la frenética formación de nuevos astros.

El polvo interestelar absorbe la mayor parte de la radiación emitida en la banda de la luz visible, lo que provoca que muchas de estas galaxias pasen completamente desapercibidas en esta región del espectro electromagnético.

Sin embargo, las jóvenes estrellas calientan lentamente el polvo que las rodea, que vuelve a emitir toda esta energía en las longitudes de onda del infrarrojo lejano.

Gracias al telescopio espacial en la banda del infrarrojo de la ESA, Herschel, los astrónomos fueron capaces de determinar el brillo y la temperatura de miles de galaxias con un alto contenido de polvo interestelar. A partir de estos datos, pudieron calcular la tasa de formación de estrellas en su interior.

“Las galaxias con brotes estelares son las más brillantes del cosmos, y suponen una importante contribución a la tasa total de formación de estrellas en el Universo, lo que hace que sea importante estudiarlas en detalle y comprender sus propiedades”, explica Caitlin Casey, de la Universidad de Hawái, autora principal del artículo que presenta estos resultados en el Astrophysical Journal.

“Algunas de las galaxias descubiertas en este nuevo censo presentan una tasa de formación de estrellas equivalente al nacimiento de varios miles de estrellas con la masa de nuestro Sol cada año, lo que las convierte en algunos de los objetos más brillantes en la banda del infrarrojo descubiertos hasta la fecha”.

Para poder poner en contexto estos hallazgos y comprender cómo ha variado la tasa de formación de estrellas a lo largo de los 13.700 millones de años de historia del Universo, era necesario determinar a qué distancia se encontraban estas galaxias.

Herschel lideró el trabajo

Con Herschel marcando el camino, el equipo de Casey utilizó los espectrómetros instalados en los telescopios gemelos de 10 metros de diámetro del Observatorio W. M. Keck, en la cima del volcán Mauna Kea de Hawái, para determinar el corrimiento al rojo de 767 galaxias con brotes estelares.

El corrimiento al rojo es una medida de cuánto tiempo ha estado viajando la luz de un objeto a través del Universo, lo que permite determinar en qué momento de la historia del cosmos fue emitida la luz que ahora detectamos.

En la mayoría de las galaxias analizadas, se descubrió que su luz había estado viajando hacia nosotros durante 10.000 millones de años como máximo. Sin embargo, un 5% de las galaxias presentaban un corrimiento al rojo incluso mayor: su luz fue emitida cuando el Universo tenía apenas 1-3 miles de millones de años.

“Los datos de Herschel nos muestran lo violentas y prolíficas que pueden llegar a ser estas galaxias a la hora de producir nuevas estrellas”, explica Seb Oliver, de la Universidad de Sussex, Reino Unido, e Investigador Principal del Programa HerMES, a través del que se han recogido todos estos datos.

“Al combinar los datos de Herschel con las distancias calculadas a partir de las observaciones de Keck, podemos evaluar la contribución de las galaxias con brotes estelares a la cantidad total de estrellas formadas a lo largo de la historia del Universo”.

Pero cómo se formaron tantas galaxias con brotes estelares durante los primeros miles de millones de años de existencia del universo sigue siendo uno de los mayores enigmas a la hora de estudiar la formación y la evolución de las galaxias.

Una de las principales teorías sugiere que las colisiones entre galaxias jóvenes pudieron desencadenar una fase de formación de estrellas especialmente intensa, pero breve.

Otra teoría especula que, en la infancia del universo, las galaxias disponían de mucho más gas para alimentarse, lo que les permitió alcanzar tasas de formación de estrellas muy elevadas sin necesidad de colisionar con otras galaxias. “Es un tema muy controvertido; para encontrar respuestas necesitamos más información sobre la forma y la velocidad de rotación de estas galaxias”, señala Casey.

“Antes de Herschel, el mayor censo de galaxias con brotes estelares comprendía apenas 73 galaxias –hemos aumentado esta cifra un orden de magnitud, combinando las observaciones con los datos de Keck para determinar las características de esta importante población de galaxias”, comenta Göran Pilbratt, científico del proyecto Herschel para la ESA.