Impresión artística del disco Wolfe, una galaxia de disco giratorio masivo en el universo primitivo y polvoriento

El observatorio ALMA, situado en el desierto de Atacama (Chile), ha descubierto la galaxia de disco giratorio, como la Vía Láctea, más distante jamás detectada. La galaxia se formó 1.500 millones de años después del Big Bang, cuando nuestro Universo, que ya tiene 13.800 millones de años, era todavía muy joven. Y es extraordinariamente productiva: crea estrellas a una tasa diez veces mayor que la nuestra. El hallazgo desafía los modelos tradicionales de formación de galaxias, ya que supone crecen gradualmente, alcanzando su gran masa relativamente tarde. Los investigadores creen que puede haber muchas más como esta.

La galaxia en cuestión se llama DLA0817g, pero es apodada el disco Wolfe por el fallecido astrónomo Arthur M. Wolfe. El poder incomparable de ALMA hizo posible verla girando a 272 kilómetros por segundo, una velocidad similar a la de nuestra Vía Láctea.
El descubrimiento supone un desafío a lo que se creía hasta ahora sobre la formación de galaxias, que predicen que las galaxias masivas en este punto de la evolución del cosmos crecieron a través de muchas fusiones más pequeñas y acumulaciones calientes de gas.

Imagen del disco Wolfe, vista cuando el universo tenía solo el diez por ciento de su edad actual.
Imagen del disco Wolfe, vista cuando el universo tenía solo el diez por ciento de su edad actual

«La mayoría de las galaxias que encontramos al principio del universo parecen trenes descarrilados porque experimentaron una fusión consistente y a menudo ‘violenta’», explica Neeleman. «Estas fusiones en caliente dificultan la formación de discos rotativos en frío bien ordenados como observamos en nuestro universo actual».

En la mayoría de los escenarios de formación de galaxias, las galaxias solo comienzan a mostrar un disco bien formado alrededor de 6.000 millones de años después del Big Bang. El hecho de que los astrónomos encontraran una galaxia de disco cuando el universo tenía solo el diez por ciento de su edad actual, indica que otros deben haber dominado otros procesos de crecimiento.

«Creemos que el disco Wolfe ha crecido principalmente a través de la acumulación constante de gas frío», dice J. Xavier Prochaska, de la Universidad de California, Santa Cruz y coautor del artículo. «Aún así, una de las preguntas que quedan es cómo ensamblar una masa de gas tan grande mientras se mantiene un disco giratorio relativamente estable».

El equipo también utilizó el radiotelescopio Very Large Array de la National Science Foundation y el telescopio espacial Hubble de la NASA / ESA para obtener más información sobre la formación de estrellas en el disco Wolfe. En longitudes de onda de radio, ALMA observó los movimientos de la galaxia y la masa de gas atómico y polvo, mientras que el VLA midió la cantidad de masa molecular, el combustible para la formación de estrellas. En luz ultravioleta, Hubble observó estrellas masivas. «La tasa de formación de estrellas en el disco Wolfe es al menos diez veces mayor que en nuestra propia galaxia», explica Prochaska. «Debe ser una de las galaxias de disco más productivas del universo primitivo».

Una galaxia «normal»

El disco Wolfe fue descubierto por primera vez por ALMA en 2017. Neeleman y su equipo encontraron la galaxia cuando examinaron la luz de un cuásar más distante. La luz del cuásar se absorbió al pasar a través de un enorme depósito de gas hidrógeno que rodeaba la galaxia, y así se reveló. En lugar de buscar luz directa de galaxias extremadamente brillantes, pero más raras, los astrónomos utilizaron este método de ‘absorción’ para encontrar galaxias más débiles y más ‘normales’ en el universo primitivo.

«El hecho de que hayamos encontrado el disco Wolfe usando este método nos dice que pertenece a la población normal de galaxias presentes en los primeros tiempos», dice Neeleman. «Cuando nuestras observaciones más recientes con ALMA mostraron sorprendentemente que está girando, nos dimos cuenta de que las primeras galaxias de disco giratorio no son tan raras como pensábamos y que debería haber muchas más».

«Si bien los estudios previos insinuaron la existencia de estas primeras galaxias de disco ricas en gases rotativos, gracias a ALMA ahora tenemos evidencia inequívoca de que ocurren tan pronto como 1.500 millones de años después del Big Bang», señala el autor principal, Marcel Neeleman, del Instituto Max Planck de Astronomía en Heidelberg, Alemania.

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