Proyecto CRISTAL: Astrónomos chilenos revelan detalles sin precedentes de las primeras galaxias, mediante ALMA, JWST y Hubble.
El proyecto CRISTAL, liderado desde Chile por astrónomos del Núcleo Milenio de Galaxias; MINGAL consiguió la imagen más completa del Universo temprano.
Primeras galaxias: Chilenos develan detalles
Monserrat Martínez Marín, Magíster en Astronomía de la Universidad de Concepción e investigadora postdoctoral del Núcleo Milenio de Formación de Galaxias (MINGAL), explicó a Portal Metropolitano que se trata de “los resultados de las observaciones de dos telescopios. Uno es el James Webb Space Telescope, que la gracia es que este telescopio es como nuestros ojos, porque es la primera vez que hemos podido observar galaxias en formación al principio del universo. Y una vez que ya podemos detectar estas galaxias, las podemos observar con ALMA. La diferencia es que ALMA nos apunta y nos muestra la distribución de gas y de polvo que hay en las galaxias”.
Detallando que, “en el principio del universo, nosotros lo que esperábamos era que hubiese hidrógeno, y gracias a la gravedad, este hidrógeno se empezó a juntar y formó estrellas, y se juntaron muchas estrellas y formaron esta galaxia. Pero antes del telescopio James Webb, nunca lo habíamos podido observar antes. Entonces, esta es la primera vez que estamos intentando corroborar nuestras teorías. Y lo que observamos, por ejemplo, y los resultados relevantes de esta investigación, es que al apuntar estas galaxias con ALMA, lo que vemos es que el gas de esta galaxia está en todas partes, distribuido”.
“Cuando lo que nosotros esperábamos es que estas galaxias tuvieran todo el gas dentro. Y también de que estas galaxias están rotando. Eso significa que formaron discos, como la Vía Láctea, que gira, que parece una espiral, pero gira, y nosotros pensábamos que eso pasaba mucho más tarde en el Universo. Y lo que observamos es que ahora, al principio del Universo, ya hay galaxias con discos. Y eso es nuevo. Entonces surgen nuevas preguntas de cómo se formaron las galaxias, y estamos reestudiando todos estos procesos, y ahora los podemos ver en detalle”, precisó.
Lo expuesto en la conferencia de prensa que anunció este descubrimiento
Rodrigo Herrera-Camus, director de MINGAL y astrónomo de la Universidad de Concepción, quien dirigió esta investigación declaró: “Hemos logrado observar, con un nivel de detalle sin precedentes, cómo se distribuyen e interactúan las estrellas, el polvo y el gas en una muestra de las primeras galaxias que se formaron en el cosmos”.
“Por primera vez, y gracias al observatorio ALMA, pudimos estudiar el gas frío de estas galaxias, la materia prima a partir de la cual nacen las estrellas. Descubrimos que estas galaxias jóvenes tenían estructuras complejas, presentan vientos galácticos que expulsan gas desde sus discos, y contienen más polvo cósmico y metales de lo que se esperaba”, agregó Herrera-Camus.
Estas observaciones están desafiando nuestros modelos existentes de formación de galaxias y proporcionando nuevas vías para la investigación.
“Tenemos un nuevo retrato de familia de la evolución temprana de las galaxias. ALMA nos permitió observar el gas frío y el polvo cósmico, mientras que los telescopios espaciales Hubble y James Web revelaron las poblaciones de estrellas jóvenes y más antiguas”, añadió el astrónomo.
Radiografía del universo en su “tierna juventud”
A través del proyecto CRISTAL (“[CII] Resolved ISM in STar-forming galaxies with ALMA”), se logró realizar el primer “censo” del gas, el polvo y las estrellas en galaxias cuando el Universo tenía apenas mil millones de años.
Esto fue posible gracias a observaciones conjuntas realizadas con el observatorio ALMA, desde Chile, y los telescopios espaciales James Webb y Hubble.
“CRISTAL proporciona el tipo de datos detallados que simplemente no eran posibles antes de ALMA y JWST”, subrayó Herrera-Camus.
“Estos descubrimientos nos permiten reconstruir el ecosistema interno de las primeras galaxias y comprender cómo, tras miles de millones de años de evolución, dieron origen a galaxias como la Vía Láctea”, agregó el también Ph.D en Astrofísica de la Universidad de Maryland, Estados Unidos.
El programa CRISTAL
Es el primer Large Program de ALMA en sus 10 años de funcionamiento, que ha sido dirigido desde Chile y fue seleccionado mediante un proceso altamente competitivo a nivel mundial.
Este proyecto, coordinado desde la Universidad de Concepción (www.cristal.udec.cl), cuenta con la participación de más de 40 astrónomos de todo el mundo.
Entre los co-investigadores principales se encuentran también los astrónomos MINGAL Manuel Aravena, de la Universidad Diego Portales, y Jorge González-López, del Instituto de Astrofísica de la Pontificia Universidad Católica de Chile.
Así como el Premio Nobel de Física 2020, Prof. Reinhard Genzel, del Instituto Max Planck de Física Extraterrestre.
Actualmente
El grupo liderado por Herrera-Camus, se encuentra analizando nuevas observaciones con el telescopio espacial James Webb.
“Estas nuevas imágenes nos permiten estudiar en mayor detalle las propiedades del gas caliente que rodea a las estrellas, así como la cantidad y las características de los elementos presentes en ese gas”, concluyó el astrónomo.
Concluida la conferencia, Portal Metropolitano obtuvo más detalles
Rodrigo Herrera-Camus director de MINGAL, describió “lo que descubrimos, es precisamente cómo es que las primeras galaxias del universo se formaron. Cómo es que se formaron las primeras estrellas, de qué estaban hechas estas galaxias, qué forma tenían, cómo se movían: Un dato interesante, quizás para todos ustedes, es que en el fondo lo que descubrimos es que estas galaxias tienen una cantidad de polvo y elementos en abundancia, de los cuales después nació la vida, eventualmente, carbono, nitrógeno, oxígeno. Todo esto fuimos capaces de detectar en galaxias cuando el Universo era tan solo el 5% de edad que tiene hoy”.
“Este proyecto es la combinación perfecta de lo que podemos hacer desde el espacio, el telescopio James Webb, que observa la luz de las estrellas, y lo que podemos hacer desde el norte, nuestro privilegiado norte de Chile, con el telescopio ALMA, que observa el universo frío. Y en el fondo nos da la información del gas del que nacen las estrellas, el gas que finalmente terminó en nuestros cuerpos, y los elementos y los átomos que tenemos nosotros hoy en nuestro cuerpo, en algún minuto, fueron el gas que estamos observando con ALMA en el pasado”, planteó.
“El telescopio James Webb tiene que observar desde el espacio, porque observamos en una longitud de onda, que es la infrarroja, que no atraviesa nuestra atmósfera. Y en el fondo lo hacemos captando la luz de las estrellas. Estrellas que son en galaxias, que están lejísimos, lejísimos, cuando el universo estaba recién empezando. Y desde la Tierra, podemos usar las antenas de ALMA, que son capaces de observar la radiación de onda en el rango submilimétrico. Y entonces, con la combinación de ambos observatorios, podemos entender cómo se formaron las galaxias y cuál es su composición”, pormenorizó.
Además
“Este proyecto, en el fondo, si uno monetizara la cantidad de horas que se observó con ALMA, es por sobre el millón y medio de dólares, que, en el fondo, son los datos que estamos utilizando y analizamos desde aquí, desde Chile. En el fondo este es un proyecto liderado desde Chile. Y lo que viene en el futuro es muy auspicioso, porque, por ejemplo, como tú mencionabas, el 2030 en Chile se va a terminar la construcción del telescopio extremadamente grande. Y esto nos va a permitir dar aún otro paso revolucionario para entender cómo se formaron las primeras galaxias, que es importante, porque, en el fondo, nos ayuda a entender también cómo se formó la vida”, confesó.
“El equipo de investigación es un equipo internacional, más de 40 astrónomos trabajando en prácticamente todos los continentes. Y el financiamiento, en gran parte, para poder hacer avanzar esto, viene a través del Núcleo Milenio de Galaxias (Mingal), que es un proyecto chileno, de inversión chilena, y que esperamos que, en el futuro, puedan haber muchos otros núcleos haciendo investigación de frontera desde Chile”, comentó.
“En la Universidad de Concepción, tenemos un centro de astronomía muy potente, donde somos capaces también de atraer muchos investigadores e investigadoras jóvenes que vienen a permitirnos hacer investigaciones de talla mundial, no solo desde Chile, sino que también desde regiones, como en este caso Concepción”, dijo orgulloso Herrera-Camus a Portal Metropolitano.
Quienes realizaron el descubrimiento
“Es un equipo gigante, un equipo gigante. Entonces, los resultados que hoy día presenté son precisamente el trabajo de decenas de estudiantes, por ejemplo, doctorado alrededor del mundo, que hicieron sus tesis de doctorado y obtuvieron su grado de doctor gracias a las observaciones de CRISTAL”, cuenta Rodrigo Herrera-Camus.
“Esto es como cuando se hace el censo en el país y uno va casa por casa preguntando edad, distribución, etcétera, etcétera. Hicimos exactamente lo mismo con las galaxias. Fuimos cuando el Universo, fuimos atrás en el tiempo, cuando el universo era extremadamente joven y fuimos galaxia por galaxia midiendo cuántas estrellas tiene, cuánto gas tiene, cuánto polvo tiene. Y al hacer este censo entre las galaxias, ahora tenemos una mucho mejor idea de cómo es que se formaron”, describió.
Finalmente Martínez adelanta a Portal Metropolitano
“Entonces, lo que sigue ahora, por ejemplo, el Núcleo Mingal, uno de sus objetivos también es utilizar la inteligencia artificial para estudiar estas galaxias. Y lo que se viene ahora es que ya que tenemos las imágenes, tenemos la información de la distribución del gas y el polvo y las imágenes de James Webb, queremos utilizar la inteligencia artificial para que ésta nos diga cómo se formaron estas galaxias, cambiar el paradigma. En vez de nosotros proponer cómo se formaron las galaxias, que la inteligencia artificial sea una herramienta que nos ayude a explicar cómo se formaron, y por qué tienen esta forma, por qué el gas está desparramado, etc”, anticipó.
“Una galaxia está hecha de estrellas, gas, polvo y materia oscura. La materia oscura no la podemos observar porque, por su nombre, solamente podemos ver su interacción en la galaxia. Pero siempre nosotros pensamos que el gas debería estar dentro de la galaxia, para que lo contenga y para que tenga combustible, porque el gas en el fondo es el combustible para formar estrellas. Pero lo que vemos acá es que estas galaxias están interaccionando mucho y su gas está esparcido mucho más lejos de lo que se esperaba”, concluyó la investigadora postdoctoral de MINGAL.
Retrato de ALMA a la familia de galaxias observadas en el marco del sondeo CRISTAL. En rojo se visualiza el gas frío, trazado por la emisión del carbono ionizado ([CII]) observada con ALMA. Los colores azul y verde muestran la luz estelar capturada por los telescopios espaciales Hubble y James Webb, revelando cómo se distribuyen las estrellas en estas galaxias cuando el Universo tenía menos de 1.000 millones de años.
