ALMA identifica un grupo de Galaxias Elípticas Masivas del Universo Temprano

«Estudios anteriores han encontrado galaxias de formación estelar extremadamente activas en el Universo temprano, pero su población es bastante limitada», dice Tao Wang, autor principal del artículo e investigador de la Comisión de Energías Alternativas y Energía Atómica de la Universidad de Tokio, en Francia. (CEA), y el Observatorio Astronómico Nacional de Japón. “La formación de estrellas en las galaxias oscuras que identificamos es menos intensa, pero son 100 veces más abundantes que los estallidos estelares extremos. Es importante estudiar un componente tan importante de la historia del Universo para comprender la formación de galaxias «.

Wang y su equipo apuntaron con el Radiotelescopio ALMA a tres puntos del Universo profundo revelado por el Telescopio Espacial Hubble (HST): los campos CANDELS. El equipo descubrió 63 objetos extremadamente rojos en las imágenes infrarrojas tomadas por el Telescopio Espacial Spitzer de la NASA: son demasiado rojos para ser detectados con HST. Sin embargo, la resolución espacial limitada de Spitzer evitó que los astrónomos identificaran su naturaleza.

ALMA detectó la emisión de ondas submilimétricas de 39 de los 63 objetos extremadamente rojos. Gracias a su alta resolución y sensibilidad, ALMA confirmó que son galaxias masivas que forman estrellas y que producen estrellas 100 veces más eficientemente que la Vía Láctea. Estas galaxias son representativas de la mayoría de las galaxias masivas en el Universo hace 10 mil millones de años, la mayoría de las cuales hasta ahora se han perdido por estudios previos.

Imagen tomada por el Telescopio Espacial Hubble y la detección de 4 galaxias lejanas por el Radiotelescopio ALMA.

«Al mantener esta tasa de formación estelar, estas galaxias detectadas por ALMA probablemente se transformarán en la primera población de galaxias elípticas masivas formadas en el Universo temprano», dice David Elbaz, astrónomo de CEA, y coautor del artículo, «Pero allí es un problema. Son inesperadamente abundantes ”. Los investigadores estimaron que su densidad numérica era equivalente a 530 objetos en un grado cuadrado en el cielo. Esta densidad numérica supera ampliamente las predicciones de los modelos teóricos actuales y las simulaciones por computadora. Además, según el modelo ampliamente aceptado del Universo con cierto tipo de materia oscura, es difícil construir una gran cantidad de objetos masivos en una fase tan temprana del Universo. Juntos, los resultados actuales de ALMA desafían nuestra comprensión actual de la evolución del Universo.

“Al igual que la galaxia M87, en la que recientemente los astrónomos obtuvieron la primera imagen del agujero negro, las galaxias elípticas masivas se encuentran en el corazón de los cúmulos de galaxias, que se cree que forman la mayoría de sus estrellas en el Universo temprano. «Explica Kotaro Kohno, profesor de la Universidad de Tokio y miembro del equipo de investigación. «Sin embargo, las búsquedas anteriores de los progenitores de estas galaxias masivas no han tenido éxito porque se basaron únicamente en galaxias que son fácilmente detectables por HST (Telescopio Espacial Hubble). El descubrimiento de este gran número de galaxias masivas oscuras HST proporciona evidencia directa del ensamblaje temprano de galaxias masivas durante la primera Gyr of the Universe ”. Las observaciones de seguimiento más detalladas con ALMA y el telescopio espacial James Webb de la NASA serán esenciales para proporcionar más información sobre la naturaleza de estas galaxias, lo que permite una visión completa de la formación de galaxias en el Universo temprano «.

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Ilustración de cómo sería la agrupación de galaxias masivas del Universo Temprano detectadas por ALMA.

Paper y el equipo de investigación
Estos resultados de observación se publican como T. Wang et al. «Una población dominante de galaxias masivas ópticamente invisibles en el Universo temprano» en Nature el 7 de agosto de 2019.

Los miembros del equipo de investigación son:
T. Wang (Universidad de Tokio / CEA / Observatorio Astronómico Nacional de Japón), C. Schreiber (CEA / Universidad de Leiden / Universidad de Oxford), D. Elbaz (CEA), Y. Yoshimura (Universidad de Tokio), K. Kohno (Universidad de Tokio), X. Shu (Universidad Normal de Anhui), Y. Yamaguchi (Universidad de Tokio), M. Pannella (Ludwig-Maximilians-Universitat,), M. Franco (CEA), J. Huang ( Observatorios Astronómicos Nacionales de China), C.-F. Lim (Academia Sinica Instituto de Astronomía y Astrofísica), y W.-H. Wang (Academia Sinica Instituto de Astronomía y Astrofísica)

Esta investigación fue apoyada por NAOJ ALMA Scientific Research Grant Number 2017-06B, JSPS KAKENHI (No. JP17H06130), financiamiento del Séptimo Programa Marco de la Unión Europea (FP7 / 2007-2013) bajo el acuerdo de subvención No. 312725 (ASTRODEEP), NSFC 11573001 , Programa Nacional de Investigación Básica 2015CB857005, y Subvención del Ministerio de Ciencia y Tecnología de Taiwán (105-2112-M-001-029-MY3).