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ALMA confirma edad de una galaxia con uso de oxígeno

Desde el lanzamiento del Telescopio Espacial James Webb en diciembre de 2021, los astrónomos y el público han estado emocionados de ver cuán poderosa es esta nueva herramienta y cómo ha podido ver algunas de las galaxias más distantes jamás observadas. Sin embargo, como ciencia de vanguardia, algunos de estos primeros resultados han sido polémicos ya que los astrónomos trabajan para descubrir qué tan precisos son los datos, debido a problemas como la calibración de los instrumentos.

Otra forma de verificar los resultados es buscar evidencia de apoyo de otras herramientas, como un trabajo reciente con el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array o ALMA, un conjunto de telescopios terrestres ubicados en Chile, que ha confirmado la edad de una galaxia muy distante mediante la detección de oxígeno.

Una galaxia distante identificada por el JWST, GHZ2/GLASS-z12.
El conjunto de radiotelescopios ALMA ha identificado la edad cósmica exacta de una galaxia distante identificada por el JWST, GHZ2/GLASS-z12, 367 millones de años después del Big Bang. Las observaciones espectroscópicas profundas de ALMA revelaron una línea de emisión espectral asociada con oxígeno ionizado cerca de la galaxia, que ha cambiado en su frecuencia observada debido a la expansión del Universo desde que se emitió la línea. Esta observación confirma que el JWST es capaz de mirar para registrar distancias, y anuncia un salto en nuestra capacidad para comprender la formación de las primeras galaxias en el Universo. NASA / ESA / CSA / T. Treu, UCLA / NAOJ / T. Bakx, Nagoya U.

Un grupo de investigadores de la Universidad de Nagoya y el Observatorio Astronómico Nacional de Japón observaron una galaxia llamada GHZ2 o GLASS-z12, que se identificó por primera vez en la encuesta James Webb GLASS. Para ver si la galaxia realmente era tan antigua como parecía, los investigadores utilizaron ALMA para realizar una técnica llamada espectroscopia, en la que la luz proveniente del objetivo se descompone en diferentes longitudes de onda. Esto muestra qué longitudes de onda faltan porque han sido absorbidas por un elemento en particular, en este caso, el oxígeno.

La investigación analizó la línea de emisión de oxígeno y confirmó su desplazamiento al rojo, que se refiere al desplazamiento de la luz desde un objetivo distante hacia el extremo rojo del espectro debido a la expansión del universo. Esto les permitió confirmar que la galaxia GLASS-Z12 es extremadamente antigua, que se remonta a 367 millones de años después del Big Bang.

«Las primeras imágenes del Telescopio Espacial James Webb revelaron tantas galaxias tempranas, que sentimos que teníamos que probar sus resultados utilizando el mejor observatorio de la Tierra», dijo el autor principal Tom Bakx de la Universidad de Nagoya en un comunicado. «Fue un momento muy emocionante para ser un astrónomo observacional, y pudimos rastrear el estado de las observaciones que probarán los resultados del JWST en tiempo real».

El hallazgo apoya el hecho de que las galaxias observadas por Webb incluyen algunas de las galaxias más antiguas conocidas, lo que demuestra cuán poderosas son nuestras herramientas ahora para mirar hacia atrás a las primeras etapas del universo.

«Estas observaciones profundas de ALMA proporcionan evidencia sólida de la existencia de galaxias dentro de los primeros cientos de millones de años después del Big Bang, y confirman los sorprendentes resultados de las observaciones de Webb», dijo Jorge Zavala, del Observatorio Astronómico Nacional de Japón. «El trabajo de JWST acaba de comenzar, pero ya estamos ajustando nuestros modelos de cómo se forman las galaxias en el Universo temprano para que coincidan con estas observaciones. El poder combinado de Webb y el conjunto de radiotelescopios ALMA nos da la confianza para acercar nuestros horizontes cósmicos cada vez más a los albores del Universo».

La investigación se publica en la revista Monthly Notices of the Royal Astronomy Society.

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Esta imagen es la vista de NIRCam de la región de Orion Bar estudiada por el equipo de astrónomos. Bañada por la dura luz ultravioleta de las estrellas del cúmulo del trapecio, es un área de intensa actividad, con formación estelar y astroquímica activa. Esto lo convirtió en un lugar perfecto para estudiar el impacto exacto que la radiación ultravioleta tiene en la composición molecular de los discos de gas y polvo que rodean a las nuevas estrellas. ESA/Webb, NASA, CSA, M. Zamani (ESA/Webb), el equipo PDRs4All ERS
Webb estudió una parte de la nebulosa utilizando sus instrumentos NIRCam y MIRI, observando un área donde nacen estrellas jóvenes brillantes y emitiendo radiación ionizante que hace que el polvo y el gas cercanos brillen maravillosamente. Además de crear una imagen impresionante, el resplandor también permite a los instrumentos de espectroscopia estudiar la composición química del disco dividiendo la luz proveniente de él en longitudes de onda y viendo qué longitudes de onda han sido absorbidas.

La combinación de datos de ambos instrumentos permitió a los científicos identificar la presencia de catión metilo.
Un equipo internacional de científicos ha utilizado datos recopilados por el Telescopio Espacial James Webb de la NASA / ESA / CSA para detectar una molécula conocida como catión metilo (CH3 +) por primera vez, ubicada en el disco protoplanetario que rodea a una estrella joven. ESA/Webb, NASA, CSA, M. Zamani (ESA/Webb), el equipo PDRs4All ERS
Esta molécula en particular es una parte clave de la química orgánica, ya que ayuda a formar otras moléculas basadas en carbono. Fue identificado en un disco de formación planetaria alrededor de una pequeña estrella enana roja llamada d203-506, ubicada a 1350 años luz de distancia. El sistema es joven y experimenta altos niveles de radiación ultravioleta de otras estrellas cercanas. Y aunque la radiación ultravioleta es a menudo destructiva para las moléculas orgánicas, en este caso, la radiación puede haber ayudado a que se forme el catión metilo.

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