Nuevas observaciones del Atacama Large Millimeter / submillimeter Array (ALMA) han detectado agua, elemento necesario para la vida, en la galaxia más masiva del universo temprano.
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Los científicos que estudian SPT0311-58 encontraron H20, junto con monóxido de carbono en la galaxia, que se encuentra a casi 12.880 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 está formado por dos galaxias y fue visto por primera vez por científicos de ALMA en 2017 en su ubicación, o tiempo, 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% 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 de estrellas no solo está consumiendo su gas o combustible de formación de estrellas, sino que eventualmente puede evolucionar el par en galaxias elípticas masivas como las que se ven en el universo local.
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“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 mayor 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 en un comunicado Sreevani Jarugula, astrónomo de la Universidad de Illinois e investigador principal de 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”.
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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 de polvo en el infrarrojo lejano. “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 las emisiones 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“.
El estudio de 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 mayor estudio 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 cada vez mayor de observaciones del Universo primitivo”, dijo Joe Pesce, astrofísico y director del programa ALMA en la National Science Foundation (NSF). “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”.
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