En una galaxia muy muy lejana: A2744_YD4

El tema del que voy a hablarles me resulta cuanto menos, sorprendente. Sé que el nombre del objeto protagonista no les dejará ojipláticos ni boquiabiertos: A2744_YD4 y aunque les pueda parecer una contraseña de correo electrónico es, en realidad, una galaxia, que gracias al instrumento X-shooter instalado en el VLT (Very Large Telescope), es una de las más antiguas que se conocen ya que existía cuando el universo tenía unos… ¡600 millones de años! Extremadamente joven, sabiendo que actualmente tiene 13.700 millones de años…

Pero la antigüedad de la galaxia no es de lo que les quiero hablar. Bajo nuestra perspectiva esta galaxia se encuentra detrás del cúmulo de galaxias Abell 2744, situado a 3.500 millones de años luz. Estos dos objetos están prácticamente alineados con nuestro planeta, entonces, ¿cómo lo hemos observado si se encuentra detrás? Algunos de ustedes ya lo habrán supuesto: mediante lentes gravitatorias, que magnificaron la galaxia en un factor de 1.8x y pudo ser analizada por el array de radiotelescopios ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array).

This image is dominated by a spectacular view of the rich galaxy cluster Abell 2744 from the NASA/ESA Hubble Space Telescope. But, far beyond this cluster, and seen when the Universe was only about 600 million years old, is a very faint galaxy called A2744_YD4. New observations of this galaxy with ALMA, shown in red, have demonstrated that it is rich in dust.

Imagen que muestra el espectacular cúmulo de galaxias Abell 2744 obtenido por el telescopio espacial Hubble (NASA/ESA), y remarcada por un cuadrado y ampliada, la galaxia A2744_YD4 obtenida con el array de radiotelescopios ALMA. Créditos: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), NASA, ESA, ESO & D. Coe (STScI)/J. Merten (Heidelberg/Bologna) (Imagen original).

Pero tampoco es de la lente gravitatoria de lo que les quiero hablar. De lo que les quiero hablar es de las nubes que se han detectado en A2744_YD4. Unas sorprendentes nubes. ¿Por qué sorprendentes? Ni más ni menos porque están formadas por polvo interestelar, lo que indica que en esa galaxia ya había habido una generación de estrellas que nacieron, crecieron y estallaron como supernovas, enriqueciendo el medio interestelar con los materiales que forman esa nube que, a saber, son principalmente silicio, carbono, aluminio y oxígeno agrupados en partículas micrométricas. «A2744_YD4 no es solo la galaxia más lejana observada hasta ahora por ALMA, sino que la detección de tanto polvo indica que esta galaxia ya había sido contaminada por supernovas tempranas», afirma Nicolas Laporte, investigador del University College de Londres y autor principal del artículo que expone la investigación (Laporte et al. 2017).

Y esto que explica Laporte es precisamente lo interesante: resulta que cuando el universo tenía 600 millones de años, ya hubo una generación de estrellas que inyectó elementos pesados en el medio interestelar y que, con el paso del tiempo, formaron parte de nubes como las que hemos encontrado en A2744_YD4. Estos hallazgos apuntan a que 200 millones de años antes del momento en el que estamos observando esta galaxia, es decir, cuando el universo tenía 400 millones de años, comenzó una fase de gran actividad estelar que bien se podría considerar un «amanecer cósmico» que marca el origen de las primeras estrellas y 13.000 millones de años después apareció nuestro Sol, nuestro sistema solar y, por supuesto, nuestro planeta.

This artist’s impression shows what the very distant young galaxy A2744_YD4 might look like. Observations using ALMA have shown that this galaxy, seen when the Universe was just 4% of its current age, is rich in dust. Such dust was produced by an earlier generation of stars and these observations provide insights into the birth and explosive deaths of the very first stars in the Universe.

Representación artística de la galaxia A2744_YD4 donde se aprecian ingentes cantidades de polvo. Créditos: ESO/M. Kornmesser (imagen original).

Este hallazgo supone, además, la detección más temprana de oxígeno ionizado superando incluso un hallazgo anterior realizado también por ALMA (Inoue et al. 2016) que fijó esa fecha en 700 millones de años tras el Big Bang, situando ahora ese récord 100 millones de años antes. Sin duda, todo un hallazgo que resulta relevante para comprender cuándo se formaron las primeras estrellas y galaxias.

Por último, un par de datos curiosos: A2744_YD4 tiene una masa equivalente a unos 2.000 millones de soles, mientras que la cantidad de polvo acumulado en esta galaxia asciende a 6 millones de masas solares. Con estos datos y, teniendo en cuenta la edad de la galaxia, se puede inducir que A2744_YD4 generaba estrellas a un ritmo de 20 masas solares por año, algo espectacular si lo comparamos con el ritmo actual de nuestra Vía Láctea que es de una sola masa solar al año. Y para poner el punto y final, una frase del propio Laporte en referencia a este descubrimiento:

«Poder hacer medidas de este tipo en el futuro, ofrece la emocionante posibilidad de trazar la formación temprana de las estrellas y estudiar la creación de los elementos químicos más pesados yendo aún más atrás, retrocediendo al universo temprano».

Referencias:
– Laporte, N. et al (2017). «Dust in the Reionization Era: ALMA Observations of a z =8.38 Gravitationally-Lensed Galaxy«. The Astrophysical Journal Letters.
– Inoue, A.K. et al (2016). «Detection of an oxygen emission line from a high redshift galaxy in the reionization epoch«. Science 352, 1559.
– Ancient Stardust Sheds Light on the First Stars.
– ALMA Observes Most Distant Oxygen Ever.
– El polvo estelar antiguo arroja luz sobre las primeras estrellas.