30 Mar 2023. Granada

Se halla una corriente cósmica que muestra cómo se forman las galaxias

El Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA-CSIC) participa en el hallazgo de una corriente de gas que alimenta una galaxia lejana y masiva, y que apunta a la existencia de una red de suministro de material a gran escala en el universo.

Sabemos que el crecimiento de las galaxias en la infancia del universo se produjo por la acumulación de gas aportado desde su entorno, y las simulaciones por ordenador predicen la existencia de corrientes cósmicas de gas que fluyen hacia las galaxias distantes, alimentándolas. Ahora, un equipo científico que estudia el universo primitivo ha hallado una larga corriente de gas que discurre hacia una galaxia masiva y que le suministra la materia prima para formar miles de millones de nuevas estrellas. El descubrimiento, realizado con el telescopio ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) y publicado hoy en la revista Science, arroja luz sobre cómo se formaron las galaxias.

La corriente detectada fluye hacia la galaxia 4C 41.17, también conocida como la Galaxia del Hormiguero porque está formada por numerosas galaxias pequeñas que llegarán a fundirse por efecto de la gravedad y terminarán formando una única galaxia masiva. Se trata de una galaxia muy lejana, cuya luz emergió unos mil quinientos millones de años después del Big Bang, cuando el universo tenía poco más que una décima parte de su edad actual. Su observación nos permite, así, vislumbrar etapas muy remotas en la historia del universo.

“De manera similar a los ríos que fluyen hacia el océano y transportan sedimentos ricos en nutrientes, las nuevas observaciones de ALMA revelan una corriente cósmica que contiene una gran cantidad de gas frío rico en átomos de carbono”, explica Bjorn Emonts, investigador del Observatorio Radioastronómico Nacional de Estados Unidos (NRAO) y autor principal de la investigación. “Este gas constituye la materia prima a partir de la que se formarán nuevas estrellas”.

corriente cósmica

Corriente cósmica conectada a una galaxia masiva. Izquierda: simulaciones por computadora de una corriente cósmica. Derecha: observación de una corriente cósmica que fluye hacia la Galaxia del Hormiguero. La corriente cósmica se detecta con ALMA y se resalta en azul, extendiéndose desde la esquina superior derecha de la imagen hacia abajo. Los colores morados representan una gran reserva de gas acumulado alrededor de la Galaxia del Hormiguero, mientras que las galaxias individuales se muestran en gris. La longitud total de la corriente es de casi medio millón de años luz. A modo de comparación, en la esquina inferior derecha se muestra a escala la representación de una galaxia del tamaño de nuestra Vía Láctea. Créditos. Izda: Crighton et al. 2013, ApJL, 776, L18; comunicado de prensa del Instituto Max-Planck de Astronomía. G. Stinson y A.V. Maccio (MPIA). Dcha: B. Emonts (NRAO/AUI/NSF)

Con la cantidad de gas que recibe, en la galaxia pueden formarse cientos de estrellas nuevas cada año. “Esto coincide con el ritmo de formación estelar observada anteriormente en el Hormiguero, e indica que es probable que la corriente cósmica sea la fuente primaria de materia prima que la Galaxia del Hormiguero necesita para seguir creciendo”, afirma Montserrat Villar-Martín, investigadora del Centro de Astrobiología (CAB/CSIC-INTA), que participa en la investigación.

De hecho, esta corriente podría contribuir a que el Hormiguero crezca hasta convertirse en una galaxia gigante. Y, al contrario, si el suministro de gas se detuviera, estaría destinada a convertirse en una galaxia estéril poblada únicamente por estrellas viejas en unos quinientos millones de años, un periodo breve de tiempo en escalas cósmicas.

Un posible suministro a gran escala

El equipo científico concluye que la corriente procede de lo que se conoce como “red cósmica”, o la estructura en forma de red de filamentos interconectados de gas, galaxias y materia oscura que se extiende por todo el universo. “La corriente cósmica que hemos detectado abarca casi medio millón de años luz, lo que es equivalente a casi diez veces el tamaño de nuestra galaxia, la Vía Láctea –apunta Miguel Pérez Torres, investigador del Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA-CSIC) que participa en el hallazgo–. Pero se trata de una estructura pequeña comparada con la vasta escala de la red cósmica. Si ambas están conectadas, eso significaría que la Galaxia del Hormiguero no se está construyendo de forma aislada, sino que tiene una línea de suministro vinculada al almacenamiento de gas a gran escala en todo el universo».

Se cree que la red cósmica contiene principalmente hidrógeno y helio, los elementos primordiales que se produjeron en el Big Bang. La gran cantidad de carbono que alberga la corriente supuso una sorpresa, ya que este elemento, como muchos otros, solo se produce en las estrellas. Es probable que la presencia de carbono signifique que la corriente arrastra pequeñas galaxias, tal y como predicen las simulaciones numéricas: las estrellas de estas pequeñas galaxias enriquecen la corriente con carbono y otros materiales “de construcción” antes de llegar al Hormiguero.

El equipo científico espera que futuras observaciones con ALMA revelen si las corrientes cósmicas de gas rico en carbono están conectadas también con otros hormigueros distantes, en una red cósmica de líneas de suministro que contribuiría a construir galaxias.

Referencia bibliográfica:

B. Emonts et al. “A cosmic stream of atomic carbon gas connected to a massive radio galaxy at redshift 3.8”, Science, March 2023. DOI: 10.1126/science.abh2150

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