Una nueva vista desde el Telescopio Espacial Hubble muestra algunas de las primeras galaxias brillantes que emergieron en el Universo, apareciendo hace unos 13 mil millones de años, o 900 millones de años después del Big Bang. Las galaxias como estas no eran visibles 700 millones de años después del Big Bang, por lo que las galaxias más pequeñas deben haberse fusionado bastante rápido para que se vuelvan grandes y brillantes. Los descubrimientos se realizaron en el Campo Ultra Profundo Hubble y en los Campos de Estudio Profundo Great Observatory Origins.
Una búsqueda sistemática de las primeras galaxias brillantes que se formaron en el universo temprano ha revelado un salto dramático en el número de tales galaxias hace unos 13 mil millones de años. Estas observaciones de las primeras etapas de la evolución de las galaxias proporcionan nuevas pruebas de la teoría jerárquica de la formación de galaxias: la idea de que las galaxias grandes se acumulan con el tiempo a medida que las galaxias más pequeñas colisionan y se fusionan.
Los astrónomos Rychard Bouwens y Garth Illingworth de la Universidad de California, Santa Cruz, utilizaron el telescopio espacial Hubble para explorar la formación de galaxias durante los primeros 900 millones de años después del Big Bang. Informaron sus últimos hallazgos en la edición del 14 de septiembre de la revista Nature.
Las observaciones profundas en tres parches oscuros del cielo, el Campo Ultra Profundo Hubble y los campos de la Gran Encuesta de los Orígenes de los Observatorios Profundos, reunieron la tenue luz emitida hace 13 mil millones de años por las estrellas en las galaxias primitivas. Solo las galaxias más brillantes podrían detectarse a distancias tan grandes.
“Estos son los datos infrarrojos y ópticos más profundos jamás tomados. Estamos viendo una etapa muy temprana en la acumulación de galaxias ", dijo Illingworth, profesor de astronomía y astrofísica en la UCSC.
Los investigadores observaron cientos de galaxias brillantes a unos 900 millones de años después del Big Bang. Pero cuando miraron más profundo, unos 200 millones de años antes en el tiempo, solo encontraron uno. Relajar un poco sus criterios de búsqueda arrojó algunos candidatos más, pero claramente se produjeron muchos cambios durante esos 200 millones de años, dijo Illingworth.
“Las galaxias más grandes y luminosas simplemente no estaban en su lugar a 700 millones de años después del Big Bang. Sin embargo, 200 millones de años después hubo muchos más, por lo que debe haber habido una gran fusión de galaxias más pequeñas durante ese tiempo ", dijo.
Los astrónomos pueden determinar cuándo la luz fue emitida desde una fuente distante por su desplazamiento al rojo, una medida de cómo la expansión del universo estiró las longitudes de onda de la luz a medida que viajaba por el espacio a través de grandes distancias. Bouwens, becario postdoctoral en la UCSC y primer autor del artículo de Nature, desarrolló un software para examinar sistemáticamente los datos del Hubble en busca de galaxias de alto desplazamiento al rojo.
Los datos provienen de dos poderosos instrumentos en Hubble, la Cámara avanzada para encuestas (ACS) y la Cámara de infrarrojo cercano y el Espectrógrafo de objetos múltiples (NICMOS). Los investigadores compararon el número de galaxias detectadas en un desplazamiento al rojo de 7 a 8 (700 millones de años después del Big Bang) con lo que podrían haber esperado encontrar si la población de galaxias fuera como la población que habían observado en el desplazamiento al rojo 6 (200 millones de años después). Dependiendo de la rigurosidad de sus criterios de selección, encontraron una galaxia donde hubieran esperado 10, o cuatro donde hubieran esperado 17.
"Nuestro enfoque proporciona una forma muy cuantitativa de medir la acumulación de estructura en el universo, por lo que podemos ver qué tan rápido cambió con el tiempo a medida que las galaxias más pequeñas se fusionaron para formar otras más grandes", dijo Bouwens.
Las galaxias observadas en esta encuesta son mucho más pequeñas que nuestra propia Vía Láctea y otras galaxias gigantes que se ven hoy en el universo cercano. Estas primeras galaxias también estaban en llamas con la formación de estrellas, emitiendo luz azulada que se desplazó a la luz roja durante su viaje de 13 mil millones de años a los sensibles detectores del Hubble.
"Es sorprendente que podamos mirar atrás en 13 mil millones de años". Estamos viendo galaxias que ya han evolucionado a partir de precursores más pequeños, pero solo unos pocos cientos de millones de años después de la formación de las primeras estrellas ", dijo Illingworth.
Si la Vía Láctea es un ciudadano galáctico, entonces estas galaxias son niños pequeños o preescolares. Por ahora, los investigadores no pueden detectar las galaxias infantiles aún más pequeñas que deben haberse fusionado para formar estas primeras galaxias brillantes.
Pero las semillas de esas primeras galaxias se pueden ver en la radiación de fondo cósmico de microondas, medida más recientemente y con precisión por la sonda de anisotropía de microondas Wilkinson (WMAP), que muestra ligeras fluctuaciones de densidad en un universo notablemente homogéneo aproximadamente 400,000 años después del Gran Explosión.
“Muy temprano en la evolución del universo, todo fue muy suave. Pero con el tiempo, el universo se volvió cada vez más aglomerado a medida que la gravedad atraía más materia hacia las áreas más densas ”, dijo Bouwens. "Nuestras observaciones de las primeras galaxias nos permiten medir qué tan rápido evolucionó el universo de grupos más pequeños a más grandes".
La detección de las primeras galaxias en formarse será posible con el sucesor del Hubble, el telescopio espacial James Webb, actualmente planeado para su lanzamiento en 2013, dijo Illingworth. Información adicional sobre la búsqueda de las primeras galaxias está disponible en la web en http://firstgalaxies.ucolick.org/.
Fuente original: Comunicado de prensa de UCSC
