Astrónoma revela la geometría del gas primordial alimentado una galaxia en el universo temprano

Una galaxia observada, tal como era cuando el Universo tenía apenas unos mil millones de años, está entregando nuevas pistas sobre su evolución, gracias a un trabajo encabezado por Arshi Ali, estudiante de segundo año del doctorado en astronomía de la Universidad Andrés Bello (UNAB) e investigadora del Núcleo Milenio de Galaxias (MINGAL), el objeto observado es: CRISTAL-02.

El trabajo fue publicado en la revista Astronomy & Astrophysics, donde Arshi Ali desarrolló el análisis junto una serie de científicos de Chile y el mundo, entre ellos Lucia Guaita, Manuel Aravena, Jorge González, Rodrigo Herrera y Juan Molina.

“Estamos investigando la fuga de fotones de hidrógeno conocidos como Lyman-alfa (Lyα), que actúan como un indicador de los obstáculos y las trayectorias que encuentra la luz al intentar escapar de una galaxia», explica Ali, primera autora del paper.

La investigadora agrega que «su trayectoria final puede proporcionarnos información sobre el gas y el polvo que rodean a las estrellas jóvenes, así como sobre las condiciones en el interior y alrededor de la galaxia”.

La investigación estuvo bajo la supervisión de la profesora y astrónoma Lucía Guaita, de la Universidad Andrés Bello, junto al astrónomo Manuel Aravena, de la Universidad Diego Portales.

Develando misterios cósmicos

“Observamos distintos componentes de la galaxia, desde las estrellas jóvenes y el gas caliente hasta el gas frío y el halo de luz Lyman-alfa que la rodea. Esto nos permitió construir una imagen detallada de cómo se relacionan la formación de estrellas, el gas y los procesos que regulan la evolución de galaxias”, agrega la profesora Lucia Guaita.

En el caso de CRISTAL-02, el equipo encontró que la emisión gaseosa pareciera originarse en una región asociada a un cúmulo brillante, lo que indica la presencia de una fuente importante de radiación ionizante. “Esta podría estar relacionada con una intensa formación estelar o con la posible actividad de un núcleo galáctico activo. La combinación de estos fenómenos la convierte en un laboratorio para estudiar los procesos que ocurrían en el Universo temprano”, explica la estudiante de doctorado.

Los fotones Lyman-alfa son un tipo de luz ultravioleta producida por el hidrógeno, especialmente en regiones donde se forman estrellas jóvenes y masivas.

A diferencia de otras emisiones, estas interactúan fuertemente con el hidrógeno neutro: el gas las absorbe y reemite numerosas veces antes de que escapen de la galaxia. Por esta razón, no recorren necesariamente una trayectoria directa desde su punto de origen, lo que facilita el estudio de las galaxias primitivas, ya que el polvo y el gas circundantes determinan su camino.

Observar desde Chile

Para realizar el análisis, el equipo combinó observaciones obtenidas con algunos de los principales instrumentos astronómicos instalados en Chile, junto con telescopios espaciales. El VLT/MUSE, ubicado en el Observatorio Paranal de la ESO (en la región de Antofagasta), permitió cartografiar la emisión extendida de Lyα; ALMA, rastreó el gas frío mediante la emisión de [CII]; mientras que el JWST/NIRSpec entregó información sobre el gas ionizado y el JWST/NIRCam permitió estudiar la emisión ultravioleta producida por estrellas jóvenes.

El siguiente paso será determinar si el comportamiento observado en CRISTAL-02 es particular de esta galaxia o si constituye una característica más común en otras del Universo temprano. Para ello, Arshi ampliará el análisis hacia otros sistemas de la muestra CRISTAL, comenzando por CRISTAL-01 y su entorno.