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ALMA ha estudiado la misma región del cielo cubierta por HUDF, proporcionando una perspectiva de la época dorada de la formación de galaxias.

Emisión de monóxido de carbono en naranja sobre la imagen HUDF en donde las galaxias aparecen en azul. Fuente: B. Saxton (NRAO/AUI/NSF); ALMA (ESO/NAOJ/NRAO); NASA/ESA Hubble.

La capacidad de un telescopio para obtener más y mejores datos depende del diámetro de su espejo primario.

Cuando más grande es este espejo más fotones podrá recolectar y, además, mayor resolución tendrá al ser menor el efecto de la difracción. Pero, además, la resolución alcanzada está limitada por la difracción, que también dependerá la longitud de onda de las ondas electromagnéticas que usemos para observar. A mayor longitud de onda peor resolución para un mismo diámetro de espejo.

Una manera de aumentar el diámetro efectivo es hacer que varios espejos funcionen como uno solo. Esto se puede hacer con luz visible, pero es más fácil con ondas de radio. Se puede hacer que dos radiotelescopios operen juntos incluso a kilómetros de distancia, por lo que se tendrá una resolución de kilómetros, tantos como la distancia que medie entre ellos. Pero las ondas de radio tienen una longitud de onda tan larga que los radiotelescopios no tienen tanta resolución como los telescopios ópticos.

Pero si nos vamos a los ondas submilimétricas la resolución puede mejorar, y mucho, respecto a las ondas de radio convencionales, de tal modo que las imágenes rivalicen con las del Hubble. Esto es precisamente los que hace ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter), una formación de 66 radiotelescopios que se extiende por 12 km y que se encuentra en un altiplano a 5000 m sobre el nivel del mar en el desierto de Atacama. Cada antena parabólica tiene 12 metros de ancho.

Ya podemos atisbar la ciencia que se podrá hacer con este complejo de antenas, pues se han preparado recientemente varios artículos en los que se presentan resultados del espacio profundo de la época de mayor formación de galaxias.

Un telescopio potente no es más que una máquina del tiempo que nos permite ver directamente lo que sucedía en el Universo hace miles de millones de años, sólo hace falta mirar a miles de millones de años luz de distancia para conseguirlo. Pero la luz que nos llega de esas distancias es muy escasa.

El telescopio Hubble, al estar fuera de atmósfera, puede recolectar más luz. Pero, y lo que quizás es más interesante, puede acumular luz durante varios días seguidos. Las imágenes de campo profundo (deep field) que tomó en su día se basan precisamente en este truco. Día tras día fue acumulando un fotón tras otro apuntando a la misma zona del cielo hasta revelar galaxias ultralejanas.

Una de esas imágenes fue la Hubble Ultra Deep Field (HUDF) que se publicó en 2004 y que corresponde a una pequeña región (cientos de veces más pequeña que el tamaño aparente de la luna llena en el cielo) de la constelación de Fornax (el horno). En esa imagen aparecían unas 10.000 galaxias y revelaba cómo era el Universo al cabo de sólo 1000 millones de años tras el Big Bang.

En septiembre de 2012 la NASA publicó una versión más refinada de esta misma zona del cielo: eXtreme Deep Field (XDF). Algunas de las galaxias que se podían apreciar en la imagen se veían tal y como eran hace 13.200 millones de años.

ALMA ha observado esa misma zona del cielo, esta vez en ondas submilimétricas para así saber más de ese momento del Universo. En esta misión han participado diversos equipos de astrofísicos.

La capacidad que tiene de ALMA de ver en una gama del espectro electromagnético diferente a la óptica permite estudiar objetos astronómicos de diferente clase, como nubes masivas de formación estelar u objetos que de otro modo serían demasiado débiles para ser observados con luz visible. En concreto, las ondas submilimétricas permiten a los astrofísicos ver las emisiones de las nubes de gas, así como las del polvo cálido que contienen las galaxias del Cosmos.

En este caso se usaron sólo 50 horas de observación para observar distintas regiones de esa zona del cielo en varias ocasiones. Las imágenes obtenidas son más profundas y precisas que las realizadas otras veces en esta banda de ondas electromagnéticas.

Además, se ha podido poner en correspondencia los objetos observados por ALMA con las galaxias de HUDF. Según alguno de los investigadores (Jim Dunlop) se está conectando por primera vez de manera apropiada la visión del visible y ultravioleta del Universo distante del Hubble con la visión submilimétrica de ALMA. Los resultados obtenidos se publicarán en breve en varios artículos en Astrophysical Journal y Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Gracias a ALMA se ha podido saber la abundancia del gas que forma estrellas a lo largo del tiempo, proporcionando una perspectiva de la época dorada de la formación de galaxias, hace 10.000 millones de años.

Al parecer, en esa época había galaxias de alta masa, de a partir de 20.000 millones de masas solares, y virtualmente nada más. Para hacernos una idea, nuestra Vía Láctea tiene 100.000 millones de masas solares

Algunas de las observaciones de ALMA fueron especialmente diseñadas para detectar galaxias ricas en monóxido de carbono, lo que revela regiones de formación estelar, regiones que son muy difíciles de observar con el Hubble.

Los resultados indican un rápido aumento en el contenido de gas de las galaxias según se mira hacia atrás en el tiempo. Esto estaría relacionado con la notable tasa de formación de estrellas durante la época de formación de galaxias hace 10.000 millones de años.

Por tanto, las imágenes muestran que el ritmo de formación de galaxias jóvenes está relacionado con su masa total en estrellas, por lo que ha podido confirmar que la masa estelar de una galaxia es el mejor indicador del ritmo de formación estelar para el Universo lejano (temprano).

Otro aspecto ha sido el poder descubrir una población de galaxias que no era claramente evidente en otras campañas de observación.

Ya se está planeando una nueva campaña de observación con ALMA de 150 horas de duración sobre la misma región de HUDF. Con ello se pretende saber más sobre la historia de formación de estrellas en el Universo.

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Fuentes y referencias:
Nota de prensa.