Descubren inusuales nubes de gas brillante alrededor galaxias súper lejanas

Uno
de los aspectos positivos del desarrollo del instrumental astronómico durante
los últimos años es que ha permitido superar ciertas fronteras de estudio que
parecían inaccesibles hasta hace poco, como ocurre con las galaxias muy
lejanas. 

Gracias
a la información obtenida con el telescopio espacial James Webb (JWST), un
equipo de investigadores del Centro de Astrofísica y Tecnologías Afines, CATA,
detectó dos gigantescas nebulosas de oxígeno ionizado en la periferia de un
grupo de galaxias distantes. 

De
acuerdo al análisis de los investigadores, estas nubes–que son tan grandes como
una galaxia–brillan con un característico color verde al estar iluminadas por
un núcleo galáctico activo (AGN por sus siglas en inglés). 

Los AGN son eventos
extremadamente energéticos asociados al crecimiento del agujero negro
supermasivo que se encuentra en el centro de las galaxias. 

Este
fenómeno de “nubes verdes” también se ha observado en el Universo cercano.
Existe un objeto conocido como Hanny’s Voorwerp que comparte varias
características con las nubes descubiertas con el JWST y que ha sido
interpretado como el eco de la luz de un AGN que se habría extinguido en una
galaxia cercana. 

El
astrónomo del CATA Manuel Solimano (estudiante de doctorado de la Universidad
Diego Portales), trabajando en conjunto con Manuel Aravena (Investigador
Asociado del CATA y académico de la Universidad Diego Portales) y Jorge
González-López (Investigador Adjunto del CATA y académico de la Universidad
Católica), lograron detectar estas nubes en el grupo de galaxias J1000+0234,
ubicadas a una distancia tal, que presenta un corrimiento al rojo de 4.5 (esto
significa que su luz fue emitida rhace 12.400 millones de años, cuando el
Universo tenía el 10% de su edad actual). 

Este
grupo es parte de una región que alberga numerosas galaxias clasificada como
“proto cúmulo de galaxias”. Es decir, esta estructura probablemente
evolucionará hasta convertirse en un cúmulo de galaxias como los que vemos en
el Universo cercano. 

Este
estudio quedó plasmado en el artículo titulado “A hidden active galactic
nucleus powering bright [O III] nebulae in a protocluster at z = 4.5 revealed
by JWST” (“Un núcleo galáctico activo oculto que impulsa nebulosas de
[Oiii]  en un protocúmulo a z = 4.5 revelado por JWST”) publicado por la
prestigiosa revista Astronomy & Astrophysics.

Este
descubrimiento es significativo, porque proporciona evidencia de que los AGN
pueden estar presentes en fases tempranas de formación de estructuras en el
Universo, aunque estén altamente oscurecidos. 

La
energía de estos AGN puede afectar su entorno de manera importante, impulsando
procesos como la formación estelar o la distribución de gas a gran escala en
los proto cúmulos. Además, la detección de estos AGN ocultos podría cambiar la
forma en que entendemos la co-evolución de galaxias y agujeros negros. 

“Lo
primero que pudimos determinar es que este tipo de objetos sí existían a estas
distancias, en tiempos tempranos, y que lo hayamos observado sin buscarlo
también nos dice que puede que sean mucho más comunes de lo que uno esperaría. 

Un
agujero negro supermasivo sí o sí va a afectar lo que está pasando en una
galaxia, eso se sabe.

 Pero aquí lo estamos viendo afectar el gas que está más
allá de la galaxia, en el medio circun-galáctico. 

Tenemos un caso donde un
agujero negro supermasivo está ionizándo gas a escala muy grande”, explica
Jorge González López. 

Uno
de los aspectos llamativos de este hallazgo es que el AGN está escondido detrás
de un grueso velo de material interestelar, haciéndolo invisible en longitudes
de onda de rayos X. Sin embargo, la observación de líneas de emisión de alta
ionización, permite identificar su influencia. Este descubrimiento resalta la
capacidad del JWST para desentrañar estos misterios en el Universo temprano. 

Para
hacer estos hallazgos, los investigadores utilizaron datos galardonados durante
el ciclo 2 del JWST, y los combinaron con datos públicos del mismo
telescopio.  

Esto también es notable para astrónomos chilenos, porque no
cuentan con el beneficio de los observatorios ubicados en el norte del país,
que deben entregar un 10% de su tiempo a investigadores locales. 

Una
referencia es que para el último ciclo de uso del JWST hubo más de 2.500
solicitudes y solo unas pocas serán aceptadas, lo que enfatiza la importancia
del estudio realizado por los investigadores del CATA. 

Más
por descubrir 

Algunas
de las señales que dejó este estudio es que se puede apreciar cómo se formaron
estas galaxias supermasivas que en un principio eran muy activas, tuvieron
mucho intercambio de gas, formaron muchas estrellas y que, después, por ciertas
razones, dejan de hacerlo y se convierten en galaxias elípticas más viejas o
muertas. 

“Estamos
presenciando cómo la interacción temprana de galaxias está asociada a
distribuciones muy extensas de gas. Ya vimos que ciertas nubes de gas están
siendo iluminadas por un AGN, pero hay otras nubes que todavía no sabemos su
origen. 

Un
análisis más detallado de las observaciones de JWST nos va a permitir dilucidar
de dónde viene el gas extendido y como está siendo excitado. Caracterizar el
estado actual de las galaxias nos permitirá entender mejor cómo evolucionarán
en el futuro”, agrega el astrónomo Jorge González-López. 

¿Y
qué pasa con ese gas? 

“Ese
gas que está dentro del sistema puede volver a caer en las galaxias y generar
estrellas o puede ser calentado y expulsado del sistema. 

Lo que nosotros
estamos viendo ahora es una foto de un instante del proceso de transporte de
gas que ocurre durante la vida de las galaxias. 

Lo importante es aprender lo más
posible de la configuración actual del gas.”, complementa el Investigador
Adjunto del CATA.  

Otro
aspecto relevante del estudio es que permitió recabar mucha más información que
debe ser procesada por el equipo y que entregará nuevos antecedentes de la evolución
de las galaxias lejanas, y que nos ayudarán a comprender mejor los orígenes del
Universo.