Los astrónomos acaban de encontrar una larga corriente de medio millón de años luz de diámetro en el universo primitivo

Los astrónomos han estado buscando la fuente del material que compone las primeras galaxias durante décadas. Ahora, por primera vez, los astrónomos han observado las corrientes frías y constantes de gas que constituyen la materia prima de las estrellas.

A pesar del nombre, la corriente filamentosa que rodea y se dirige a la galaxia 4C 41.17, a más de 10 mil millones de años luz de distancia, es enorme: una delgada corriente de gas de carbono frío de 100 kiloparsecs, o medio millón de años luz, de ancho y tan masivo como 140 mil millones de soles. Estos son los hallazgos encontrados en un artículo publicado esta semana en Cienciasque resultó del uso inusual de un radiotelescopio.

Si bien las simulaciones han predicho durante mucho tiempo que deberían existir corrientes frías como esta, en realidad ver una es mucho más difícil. Si bien las galaxias contienen muchas cosas que podrían emitir suficiente energía para detectarlas desde la Tierra, una corriente de gas como esta no solo se extiende y es relativamente estrecha, sino que también es extremadamente fría. Los agujeros negros supermasivos que iluminan a contraluz la corriente de gas pueden alcanzar temperaturas de billones de kelvin. Sin embargo, esta corriente de gas es fría, entre 10 y 100 grados por encima del cero absoluto.

Es este gas frío el que constituyó los componentes básicos de las primeras galaxias. Los gases de alta temperatura, ionizados por los fotones ultravioleta circundantes, son demasiado calientes y energéticos para colapsar en estrellas. Aunque las primeras galaxias estaban rodeadas por halos de hidrógeno caliente ionizado, corrientes como estas deberían haber sido capaces de penetrar para alimentar la formación de estrellas.

«Ahora hemos visto evidencia observacional no solo de vapor como este», dice Bjorn Emmonts, astrónomo del Observatorio Nacional de Radio y uno de los autores de este artículo. inversoPero la corriente sí transporta los componentes básicos de la formación estelar, el gas extremadamente frío a partir del cual se forman las estrellas.

¿Por qué tomó tanto tiempo el monitoreo de carbono?

No es solo que esta corriente de gas carbónico sea tan fría que sea difícil de ver. Debido a que la corriente se extiende a lo largo de una distancia tan grande, explica Emonts, el equipo tuvo que tratar de desenfocar los telescopios que estaban usando para capturarla «tanto como fuera posible». «Si te acercas demasiado, pierdes toda esa gasolina», dice.

Pero si bien una cosa es imaginar cómo podrías hacer eso con un telescopio de jardín o un par de binoculares, otra muy distinta es con el tipo de telescopio que necesitas para detectar una corriente de gas frío a 10 mil millones de años luz de distancia. El equipo utilizó el Atacama Large Millimeter Array, o ALMA, un conjunto de sesenta y seis antenas de radiotelescopio esparcidas por el desierto de Atacama de tres millas de altura en el norte de Chile.

Los platos funcionan según el principio de la interferometría, acercándose o alejándose para localizar la fuente de las emisiones distantes. Para ver el gas a una escala tan grande, dice Emonts, tuvieron que «poner todas las antenas juntas lo más cerca posible, sacrificando la resolución pero ganando sensibilidad para detectar emisiones muy extendidas».

Aunque esta corriente tiene medio millón de años luz de diámetro, no está claro de dónde viene, ni de dónde viene ni de dónde se originó el carbono que transporta. Dado que el carbono debe haberse creado en las estrellas, no pudo haber sido simplemente una nube de gas suspendida fuera de las galaxias desde el Big Bang. Debe haber venido de una galaxia anterior, aunque no está claro si es 4C 41.17 o no.

Emonts explica: «Sospechamos que el gas de la corriente misma puede provenir de una estructura mucho más grande como la red cósmica, una estructura filamentosa de gas, galaxias y materia oscura que alimenta todo el universo». Si fuera el caso de que el gas que alimenta el motor galáctico de formación estelar proviene de la red cósmica, dice, «sería un suministro casi ilimitado de gas que se vertería en una galaxia como esta».

Entonces que

Por ahora, los próximos pasos incluyen volver a ALMA y al Large Large Array de Nuevo México y sacarlo de foco nuevamente, para ver si esta corriente es, de hecho, una de muchas. A diferencia de ALMA, el VLA está particularmente bien sintonizado para ver el monóxido de carbono, que aparece en una frecuencia diferente. Por supuesto, no creemos que todos los gases fríos sean átomos de carbono. Lo más probable es que sea hidrógeno», explica Emonts. «Si sabes que hay carbono, sabes que hay una gran reserva de gas».

«Queremos mirar otros sistemas en el universo distante», dice Emonts, «y tratar de desenfocar tanto como sea posible y ver esta estructura muy extendida, similar a una corriente». En el caso de que se descubra que están avanzando, y resulta que estas frías y oscuras rayas de gas son «un fenómeno que ocurre alrededor de otras galaxias distantes, entonces deben ser un fenómeno general, un fenómeno clave en la formación de galaxias».