Señal de radio de hidrógeno atómico de una galaxia a distancia récord
Astrónomos han captado una señal de radio procedente de hidrógeno atómico en una galaxia extremadamente lejana, la mayor hasta ahora en su clase y por amplio margen.
El hidrógeno atómico es el combustible básico necesario para la formación de estrellas en una galaxia. Cuando el gas caliente ionizado del medio cambia de una galaxia cae sobre ella, el gas se enfría y forma hidrógeno atómico, que luego se convierte en hidrógeno molecular y, finalmente, da lugar a la formación de estrellas. Por tanto, para comprender la evolución de las galaxias a lo largo del tiempo cósmico es necesario rastrear la evolución del gas neutro en distintas épocas cosmológicas.
El hidrógeno atómico emite ondas de radio de 21 cm de longitud de onda, que pueden detectarse con radiotelescopios de baja frecuencia como el GMRT (Radiotelescopio Gigante de Ondas Métricas) . Así pues, la emisión de 21 cm es un trazador directo del contenido de gas atómico tanto en galaxias cercanas como lejanas. Sin embargo, esta señal de radio es extremadamente débil y es casi imposible detectar la emisión de una galaxia lejana utilizando los telescopios actuales debido a su sensibilidad limitada.
Hasta ahora, la galaxia más lejana detectada utilizando la emisión de 21 cm se encontró un desplazamiento al rojo z=0,376, lo que corresponde a un tiempo de retrospección -el tiempo transcurrido entre la detección de la señal y su emisión original- de 4.100 millones de años. (El desplazamiento al rojo representa el cambio en la longitud de onda de la señal en función de la ubicación y el movimiento del objeto; un valor mayor de z indica un objeto más lejano).
Gracias a los datos del GMRT, Arnab Chakraborty, investigador postdoctoral del Departamento de Física y del Instituto Espacial Trottier de la Universidad McGill, y Nirupam Roy, profesor asociado del Departamento de Física del IISc (Instituto Indio de Ciencias), han detectado una señal de radio procedente de hidrógeno atómico en una galaxia lejana con desplazamiento al rojo z=1,29.
"Debido a la inmensa distancia que nos separa de la galaxia, la línea de emisión de 21 cm se había desplazado al rojo a 48 cm en el momento en que la señal viajó desde la fuente hasta el telescopio", explica Chakraborty. La señal detectada por el equipo fue emitida por esta galaxia cuando el universo tenía sólo 4.900 millones de años; en otras palabras, el tiempo de retrospección de esta fuente es de 8.800 millones de años.
Esta detección fue posible gracias a un fenómeno denominado lente gravitacional, en el que la luz emitida por la fuente se desvía debido a la presencia de otro cuerpo masivo, como una galaxia elíptica de tipo temprano, entre la galaxia objetivo y el observador, lo que produce una "amplificación" de la señal. "En este caso concreto, el aumento de la señal fue de aproximadamente un factor de 30, lo que nos permitió ver a través del universo de alto corrimiento al rojo", explica Roy.
El equipo. que publica resultados en Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, también observó que la masa de hidrógeno atómico de esta galaxia en particular es casi el doble de su masa estelar. Estos resultados demuestran la viabilidad de observar el gas atómico de las galaxias a distancias cosmológicas en sistemas de lentes similares con una cantidad modesta de tiempo de observación. También abre nuevas y emocionantes posibilidades para investigar la evolución cósmica del gas neutro con los radiotelescopios de baja frecuencia existentes y futuros en un futuro próximo.
Yashwant Gupta, director del centro de NCRA, dijo: "Detectar hidrógeno neutro en emisiones del Universo distante es extremadamente desafiante y ha sido uno de los objetivos científicos clave de GMRT. Estamos contentos con este nuevo resultado innovador con GMRT, y esperamos que el mismo puede ser confirmado y mejorado en el futuro".
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