Un equipo científico realizó un inesperado descubrimiento a partir de datos recopilados por el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) y el Atacama Path Finder Experiment (APEX), que revelan la presencia de gas molecular difuso en un protocúmulo de galaxias distante. Esto amplía la cronología de la formación estelar a 400 millones de años.
El sorprendente depósito de gas molecular se encuentra a unos 12.000 millones de años-luz de distancia, en el protocúmulo de galaxias SPT2349-56, ubicado en una región del universo temprano en la que se está empezando a formar un cúmulo de galaxias.
Los cúmulos de galaxias son las estructuras más grandes del universo, y comprender su formación es uno de los principales objetivos de la astronomía. Los protocúmulos como SPT2349-56 ofrecen una vista privilegiada hacia este proceso, ya que permiten a la comunidad científica observar las galaxias a medida que se aglomeran formando estructuras más densas.
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Esta investigación, dirigida por Dazhi Zhou, de la Universidad de Columbia Británica (Canadá), se centró en el gas molecular que se encuentra en esta región. Este gas, compuesto principalmente de hidrógeno, es la materia prima de los procesos de formación estelar, por lo que desempeña un papel fundamental en la evolución de las galaxias.
Al comparar las observaciones de la configuración de alta resolución de ALMA con datos de menor resolución del Conjunto Morita, también conocido como Conjunto Compacto de Atacama (ACA, por su sigla en inglés), y APEX, el equipo descubrió una cantidad significativa de gas molecular que era “invisible” en las imágenes de mayor resolución de ALMA. El ACA detectó un 75% más de CO que la suma de las fuentes individuales detectadas en los datos de ALMA de mayor resolución.
El gas invisible no corresponde simplemente a unas pocas galaxias tenues que habían pasado desapercibidas, sino, aparentemente, a un gran depósito de gas difuso que se extiende por todo el protocúmulo.
Este depósito de gas oculto podría ser la clave para comprender la intensa actividad de formación estelar observada en SPT2349-56. La presencia de tanto gas adicional prolonga el combustible de formación estelar, lo que significa que la escala temporal de agotamiento global superará los 400 millones de años.
El equipo especula que este gas extendido podría ser el precursor del gas caliente y difuso conocido como medio intracúmulo (ICM, por sus siglas en inglés) que llena los cúmulos de galaxias maduros.
“Este descubrimiento pone de relieve la potencia de ALMA, especialmente cuando se utiliza en configuraciones múltiples. Las observaciones de alta resolución nos permitieron identificar galaxias individuales, mientras que los datos de menor resolución revelaron el panorama general: el gas extendido que conecta estas galaxias y alimenta su formación estelar”, explica Zhou.
Estas observaciones han ampliado los conocimientos de los científicos sobre la formación y evolución de las galaxias. Ninguna simulación o modelo de formación de galaxias había logrado predecir anteriormente esta sobreacumulación de gas. Estos hallazgos también sugieren que las observaciones de alta resolución de ALMA, aunque excelentes para estudiar galaxias individuales, pueden pasar por alto un componente significativo del gas en estos primeros cúmulos. El gas faltante puede residir en el medio circungaláctico (CGM) o en el medio protointracúmulo precalentado (proto-ICM).
Los estudios futuros que utilicen todas las capacidades de ALMA, incluidas sus configuraciones de conjuntos compactos, serán cruciales para caracterizar completamente este depósito de gas oculto y comprender su rol en el proceso de formación de nubes estelares.