Detectan emision de Hidrogeno Neutro Extragalactico

El hidrógeno es, con diferencia, el elemento químico más abundante del Universo. Creado durante los procesos que sucedieron al Big Bang, particularmente durante la recombinación de los núcleos atómicos (protones en su mayoría) con los electrones unos 380 mil años después del inicio del Cosmos, el hidrógeno es el “padre” del que provienen el resto de elementos químicos. La transformación del hidrógeno en otros elementos ocurre sobre todo dentro de las estrellas (por fusión termonuclear, por ejemplo formando núcleos de helio a partir del hidrógeno, que luego se fusiona en núcleos de oxígeno, silicio, azufre o hierro en las estrellas más masivas) o por la acción de éstas en sus alrededores (explosiones de supernova, que típicamente producen los elementos químicos más pesados que el hierro).

En un avan­ce as­tro­nó­mi­co sig­ni­fi­ca­ti­vo -con la ayu­da del ma­yor ra­dio­te­les­co­pio del mun­do cuyo diámetro es de 500 metros- un gru­po de cien­tí­fi­cos ha de­tec­ta­do por pri­me­ra vez la emi­sión en lí­nea de hi­dró­geno neutro de otras ga­la­xias; lo que pue­de ayu­dar a en­ri­que­cer el en­ten­di­mien­to de la ma­te­ria os­cu­ra.

Recientemente, un equipo de investigación internacional dirigido por el Dr. CHENG Cheng del Centro de Astronomía de América del Sur de la Academia de Ciencias de China (CASSACA) observó cuatro galaxias extragalácticas utilizando el receptor FAST de 19 haces y detectó la emisión de la línea de hidrógeno neutral de tres objetivos con solo cinco minutos de exposición cada uno. Esta es la primera publicación de FAST para detectar hidrógeno neutro extragaláctico.

Los re­sul­ta­dos de la in­ves­ti­ga­ción fue­ron pu­bli­ca­dos re­cien­te­men­te en la re­vis­ta in­ter­na­cio­nal As­tro­nomy and As­trophy­sics Let­ter.

El es­tu­dio de la de­tec­ción de hi­dró­geno neutro ex­tra­ga­lác­ti­co es uno de los ob­je­ti­vos cien­tí­fi­cos más im­por­tan­tes del te­les­co­pio gi­gan­te.

El gas de hidrógeno neutro es el barión más extendido en las galaxias, mientras que el gas frío trazado por el CO está más concentrado en un centro de galaxia (contorno rojo en la figura 1). «Con mediciones dinámicas de hidrógeno neutro y CO, podemos estimar la distribución de masa de galaxias en diferentes radios», dijo el Dr. CHENG, primer autor del estudio.  

Las masas dinámicas de estas cuatro galaxias estimadas a partir de la línea neutral de hidrógeno recién observada fueron 10 veces más altas que las masas bariónicas observadas, lo que indica la contribución de la materia oscura.

Por otro lado, las masas dinámicas estimadas usando observaciones previas de CO fueron equivalentes a sus masas bariónicas observadas. Por lo tanto, la nueva observación FAST ilustró su capacidad de estudiar la materia oscura en galaxias utilizando la línea de emisión neutral de hidrógeno de 21 cm.

La observación por FAST de estas galaxias fue una parte importante de un proyecto de investigación internacional denominada Búsqueda de Líneas de Emisión o sus siglas en inglés VALES del observatorio ALMA de Valparaíso, dirigida por el Prof. Edo Ibar de la Universidad de Valparaíso en Chile.  

El VALES es un proyecto de observación de galaxias formadoras de estrellas utilizando instalaciones internacionales de primera clase como Sloan Digital Sky Survey (SDSS), Herschel Space Observatory, Atacama Large Millimeter Array (ALMA), Atacama Pathfinder Experiment telescope (APEX) y Very Large Telescope ( VLT).

FAST, con una sensibilidad sin precedentes, ofrece una oportunidad única de observar el hidrógeno neutro extragaláctico y, por lo tanto, se ha agregado a la lista de instalaciones astronómicas modernas utilizadas por esta colaboración internacional.

Esta de­tec­ción mues­tra la sen­si­bi­li­dad ex­tra­or­di­na­ria del te­les­co­pio.

El FAST está ubi­ca­do en una de­pre­sión re­don­da na­tu­ral y pro­fun­da de karst en la pro­vin­cia de Guiz­hou, en el su­r­oes­te de Chi­na. Em­pe­zó su ope­ra­ción for­mal el 11 de enero de 2020, tras pa­sar una eva­lua­ción na­cio­nal.

La ma­te­ria os­cu­ra es un com­po­nen­te in­vi­si­ble del uni­ver­so. Es uno de los ma­yo­res mis­te­rios en la as­tro­no­mía mo­der­na.

Imagen: corresponden a cuatro galaxias que fueron observadas con el FAST. Los contornos rojos pertenecen a la observación previa de CO por ALMA. Los espectros blancos en cada panel son los resultados de la observación del FAST. (Foto: CASSACA)