EL MEDIODÍA CÓSMICO

Un equipo internacional de investigadores ha demostrado la capacidad de la Red de un Kilómetro Cuadrado (SKA, por sus siglas en inglés) para detectar la emisión en ondas radio de las galaxias espirales en el universo temprano. Pronto, SKA, cuya construcción ha empezado este año, será el radiotelescopio más grande del mundo.

Los astrónomos y astrónomas que pertenecen al grupo de trabajo científico de SKA «Continuo Extragaláctico» buscan la manera de probar una época cósmica en la que la actividad de formación estelar cayó de forma abrupta, después de la época conocida como el «Mediodía Cósmica». Para hacerlo, simularon las propiedades físicas del medio interestelar de las galaxias similares a la Galaxia del Triángulo (M33) y la Galaxia del Torbellino (M51) en edades tempranas. Los resultados muestran que los potenciales «cartografiados de legado» deberían de tener una sensibilidad suficiente para encontrarlas, incluso en la fase inicial del desarrollo de SKA.

Durante la evolución cósmica, las galaxias experimentaron un declive abrupto en su actividad de formación de estrellas después de un periodo mucho más activo, hace unos 10 mil millones de años, llamado el «Mediodía Cósmico». La transición de una época dorada de formación estelar a un ritmo reducido de nacimiento de estrellas todavía no se entiende bien. Una reducción en la cantidad de gas frío dentro de las galaxias, que se usa como combustible de la formación estelar, se considera, a menudo, la razón principal de este descenso en la formación de estrellas.

Sin embargo, las observaciones muestran que muchas galaxias todavía poseían reservas de gas suficientemente grandes para permitir la formación de estrellas. «Otra posibilidad es que la presión del campo magnético, las partículas de altas energías y la turbulencia estabilizaron cada vez más el gas frío en las galaxias», explica Fatemeh Tabatabaei, anteriormente investigadora en el Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) y, ahora, miembro del Instituto de Investigación en Ciencias Fundamentales (IPM) en Teherán, Irán. «Entender la importancia de estos factores requiere estudios del equilibrio energético como función de redshift», añade.

El redshift (desplazamiento al rojo, en inglés) es el fenómeno por el cual los espectros que emiten, por ejemplo, por las galaxias, se desplazan hacia longitudes de onda más largas cuando llegan a los detectores de los telescopios, debido a la expansión del universo. El redshift puede interpretarse directamente como distancia o como edad de los objetos desde el Big Bang.

Para evaluar las posibilidades que ofrece el futuro Observatorio de la Red de un Kilómetro Cuadrado (SKAO) para ayudarnos a resolver este puzle, los astrónomos han simulado los procesos físicos en el medio interestelar (ISM) de las galaxias a diferentes redshifts. El ISM no es otra cosa que gas y partículas sólidas microscópicas que los astrónomos denominan polvo, a temperaturas variadas, que llenan el espacio entre las estrellas. La primera fase de esta investigación se publica hoy en la revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Las observaciones de la emisión continua en radio son un potente método para trazar los procesos energéticos en las galaxias. Esta emisión surge, principalmente, de la interacción de las partículas de altas energías con los campos magnéticos, un componente energético del ISM. Las observaciones profundas y con alta resolución espacial, en diferentes frecuencias de radio, con el SKAO permitirán a los astrónomos mapear estos procesos en las galaxias, tanto cercanas como lejanas. Tales observaciones supondrán un paso fundamental para el entendimiento del equilibrio energético y la formación de estructuras en las galaxias durante el tiempo cósmico, y arrojarán luz sobre los procesos que gobiernan la evolución de las galaxias y la reducción repentina en la actividad de formación estelar. «Seleccionar los tipos de galaxias y las distancias cósmicas necesarias para estudiar estos procesos es una parte esencial de la preparación de los datos reales del SKAO», señala Mark Sargent, del Instituto Internacional de Estudios Espaciales, en Berna, Suiza, y coautor del estudio.