Agua detectada en una galaxia muy muy lejana

_{La concepción de este artista muestra el continuo de polvo y las líneas moleculares de monóxido de carbono y agua que se ven en el par de galaxias conocido como SPT0311-58. Los datos de ALMA revelan abundantes CO y H20 en la más grande de las dos galaxias, lo que indica que el Universo molecular se estaba fortaleciendo poco después de que los elementos se forjaran inicialmente. Crédito: ALMA (ESO / NAOJ / NRAO) / S. Dagnello (NRAO)}

Un nuevo estudio marca la detección más distante del elemento necesario para la vida tal como la conocemos en una galaxia de formación estelar regular.

Se ha detectado agua en la galaxia más masiva del Universo temprano, según nuevas observaciones del Atacama Large Millimeter / submillimeter Array (ALMA). Los científicos que estudian SPT0311-58 encontraron H20, junto con monóxido de carbono en la galaxia, que se encuentra a casi 12,88 mil millones de años luz de la Tierra. La detección de estas dos moléculas en abundancia sugiere que el Universo molecular se estaba fortaleciendo poco después de que se forjaran los elementos en las primeras estrellas. La nueva investigación comprende el estudio más detallado del contenido de gas molecular de una galaxia en el Universo temprano hasta la fecha y la detección más distante de H20 en una galaxia de formación estelar regular. La investigación se publica en The Astrophysical Journal .

SPT0311-58 en realidad está formado por dos galaxias, y los científicos de ALMA la vieron por primera vez en 2017 en su ubicación, o momento, en la Época de la Reionización. Esta época ocurrió en un momento en que el Universo tenía solo 780 millones de años, aproximadamente el 5 por ciento de su edad actual, y estaban naciendo las primeras estrellas y galaxias. Los científicos creen que las dos galaxias pueden estar fusionándose, y que su rápida formación estelar no solo está consumiendo su gas o combustible de formación estelar, sino que eventualmente puede evolucionar al par en galaxias elípticas masivas como las que se ven en el Universo Local.

_{Este gif animado se mueve a través del continuo de polvo y las líneas moleculares para el agua y el monóxido de carbono que se ven en las observaciones de ALMA del par de galaxias masivas tempranas conocidas como SPT0311-58. Este gif comienza con un compuesto que combina el continuo del polvo con líneas moleculares para el H20 y el CO. Le sigue el continuo del polvo que se ve en rojo, las líneas moleculares del H20 se ven en azul, las líneas moleculares para el monóxido de carbono, CO (10-9) se muestran en rosas y azul profundo, CO (7-6) mostrado en magenta y CO (6-5) mostrado en violeta. Crédito: ALMA (ESO / NAOJ / NRAO) / S. Dagnello (NRAO)}

“Usando observaciones de ALMA de alta resolución de gas molecular en el par de galaxias conocidas colectivamente como SPT0311-58, detectamos moléculas de agua y monóxido de carbono en la más grande de las dos galaxias. El oxígeno y el carbono, en particular, son elementos de primera generación y, en las formas moleculares del monóxido de carbono y el agua, son fundamentales para la vida tal como la conocemos ”, dijo Sreevani Jarugula, astrónomo de la Universidad de Illinois e investigador principal. sobre la nueva investigación. “Esta galaxia es la galaxia más masiva conocida actualmente con alto corrimiento al rojo, o el momento en que el Universo era todavía muy joven. Tiene más gas y polvo en comparación con otras galaxias en el Universo temprano, lo que nos brinda muchas oportunidades potenciales para observar moléculas abundantes y comprender mejor cómo estos elementos creadores de vida impactaron el desarrollo del Universo temprano «.

El agua, en particular, es la tercera molécula más abundante en el Universo después del hidrógeno molecular y el monóxido de carbono. Estudios previos de galaxias en el Universo local y temprano han correlacionado la emisión de agua y la emisión infrarroja lejana del polvo. “El polvo absorbe la radiación ultravioleta de las estrellas de la galaxia y la reemite en forma de fotones de infrarrojo lejano”, dijo Jarugula. “Esto excita aún más las moléculas de agua, dando lugar a la emisión de agua que los científicos pueden observar. En este caso, nos ayudó a detectar la emisión de agua en esta galaxia masiva. Esta correlación podría usarse para desarrollar el agua como un trazador de la formación de estrellas, que luego podría aplicarse a las galaxias a escala cosmológica ”.

_{Estas imágenes científicas muestran las líneas moleculares y el continuo de polvo que se ven en las observaciones de ALMA del par de galaxias masivas tempranas conocidas como SPT0311-58. A la izquierda: una imagen compuesta que combina el continuo de polvo con líneas moleculares para H20 y CO. A la derecha: el continuo de polvo visto en rojo (arriba), la línea molecular para H20 mostrada en azul (segundo desde arriba), las transiciones de líneas moleculares para el monóxido de carbono , CO (6-5) se muestra en violeta (centro), CO (7-6) se muestra en magenta (segundo desde abajo) y CO (10-9) se muestra en rosas y azul profundo (abajo). Crédito: ALMA (ESO / NAOJ / NRAO) / S. Dagnello (NRAO)}

Estudiar las primeras galaxias que se formaron en el Universo ayuda a los científicos a comprender mejor el nacimiento, el crecimiento y la evolución del Universo, y todo lo que contiene, incluido el Sistema Solar y la Tierra. “Las primeras galaxias están formando estrellas a un ritmo miles de veces mayor que el de la Vía Láctea, dijo Jarugula. “El estudio del contenido de gas y polvo de estas primeras galaxias nos informa de sus propiedades, como cuántas estrellas se están formando, la velocidad a la que el gas se convierte en estrellas, cómo las galaxias interactúan entre sí y con el medio interestelar, y más. . «

Según Jarugula, queda mucho por aprender sobre SPT0311-58 y las galaxias del Universo temprano. “Este estudio no solo proporciona respuestas sobre dónde y a qué distancia puede existir el agua en el Universo, sino que también ha dado lugar a una gran pregunta: ¿Cómo se ha reunido tanto gas y polvo para formar estrellas y galaxias tan temprano en el Universo? ? La respuesta requiere un estudio más a fondo de estas y otras galaxias formadoras de estrellas similares para comprender mejor la formación estructural y la evolución del Universo primitivo ”.

“Este emocionante resultado, que muestra el poder de ALMA, se suma a una colección creciente de observaciones del Universo primitivo”, dijo Joe Pesce, astrofísico y director del programa ALMA en la National Science Foundation. «Estas moléculas, importantes para la vida en la Tierra, se están formando tan pronto como pueden, y su observación nos está dando una idea de los procesos fundamentales de un Universo muy diferente al de hoy».

Referencia: “Observaciones de líneas moleculares en dos polvorientas galaxias formadoras de estrellas en z = 6,9” 3 de noviembre de 2021, The Astrophysical Journal .