«La galaxia más distante jamás vista» HD1 probablemente no es lo que parece

«La galaxia más distante jamás vista» HD1 probablemente no es lo que parece

Un emocionante descubrimiento potencial ha sacudido recientemente el mundo de la astrofísica.

Concepción de escala logarítmica del artista del universo observable. El sistema solar da paso a la Vía Láctea, que da paso a las galaxias cercanas que luego dan paso a la estructura a gran escala y al plasma caliente y denso del Big Bang en la periferia. Cada línea de visión que podemos observar contiene todas estas épocas, pero la búsqueda del objeto observado más distante no estará completa hasta que hayamos cartografiado todo el Universo.

(Crédito:Pablo Carlos Budassi; Unmismoobjetivo/Wikimedia Commons)

esta galaxia, HD1, acaba de anunciar como la galaxia más joven y distante jamás vista.

galaxia más lejana

Mostrado aquí con flechas moradas, este pequeño objeto rojo, apenas visible sin punteros, puede representar el objeto más distante conocido actualmente en el Universo: HD1. Sin embargo, su distancia aún no se ha determinado definitivamente.

(Crédito: Harikane et al.)

Con una edad de 330 millones de años, actualmente se encuentra a 33 mil millones de años luz de distancia: la más lejana jamás vista.

inaccesible

La luz de cualquier galaxia que se emitiera después del comienzo del Big Bang caliente hace 13.800 millones de años nos habría llegado hoy, siempre que se encuentre a unos 46.100 millones de años luz hasta la actualidad. Pero la luz de las galaxias más antiguas y distantes será bloqueada por la materia intermedia y desplazada hacia el rojo por el Universo en expansión. Ambos plantean serios desafíos para la detección y nos plantean advertencias para que extraigamos conclusiones definitivas sobre su distancia sin los datos adecuados y necesarios.

(Crédito: F. Summers, A. Pagan, L. Hustak, G. Bacon, Z. Levay y L. Frattere (STScI))

podría romperse Registro antiguo de GN-z11: 407 millones de años y distante de 32 mil millones de años luz.

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más lejano

Una sección del campo GOODS-N, que contiene la galaxia GN-z11, la galaxia más distante jamás observada. Con un corrimiento al rojo de 11,1, una distancia de 32,1 mil millones de años luz y una edad inferida del Universo de 407 millones de años luz en el momento en que se emitió esta luz, es lo más lejos que hemos visto un objeto luminoso en el universo. . La confirmación espectroscópica del Hubble fue clave; sin ella, nos habríamos mantenido escépticos.

(Crédito: NASA, ESA, G. Bacon (STScI), A. Feild (STScI), P. Oesch (Yale))

Si es así, es un hallazgo fascinante: ligero, brillante y posiblemente protector las primeras estrellas verdaderamente prístinas.

Se espera que las primeras estrellas y galaxias que se formen alberguen estrellas de la población III: estrellas formadas únicamente por los elementos que se formaron por primera vez en el Big Bang caliente, que son exclusivamente hidrógeno y helio en un 99,999999 %. Tal población nunca ha sido vista o confirmada, pero algunos esperan que HD1 los contenga.

(Crédito(Pablo Carlos Budassi/Wikimedia Commons)

Pero hay una buena posibilidad de que HD1 no sea el poseedor del récord que se informa ampliamente que es.

Si bien hay galaxias magnificadas, ultradistantes, muy rojas e incluso infrarrojas como las identificadas aquí en el campo profundo eXtreme del Hubble, muchas de estas galaxias candidatas han resultado ser intrínsecamente rojas y/o intrusas más cercanas, y no las ultra- objetos distantes que esperábamos que fueran. Sin confirmación espectroscópica, confundir la distancia cósmica de un objeto es un hecho desafortunado pero común.

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(Crédito: NASA, ESA, R. Bouwens y G. Illingsworth (UC, Santa Cruz))

Sí, es extremadamente rojo y carece de toda su luz de onda corta.

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galaxia más lejana

Esta figura muestra diferentes filtros fotométricos (arriba) y las imágenes de HD1 si revelan o no, así como dos ajustes diferentes a los datos fotométricos. Tenga en cuenta que a pesar de que el ajuste de alto corrimiento al rojo es superior, no hay una confirmación espectroscópica de la distancia desde la galaxia HD1.

(Crédito: Y. Harikane et al., ApJ, 2022)

Solo los filtros fotométricos de mayor longitud de onda revelan el objeto.

galaxia más lejana

Antes de que se formen suficientes estrellas, los átomos neutros persisten en el medio intergaláctico del Universo, donde son notablemente efectivos para bloquear la luz ultravioleta y visible de las estrellas. Sin confirmación espectroscópica, como hicimos con GN-z11 pero no con HD1, se justifica la precaución.

(Crédito: Harikane et al., NASA, EST y P. Oesch/Yale)

Esto es consistente con un objeto detrás del «pared de átomos neutrosantes de la reionización.

reionización

Diagrama esquemático de la historia del Universo, destacando la reionización. Antes de que se formaran las estrellas o las galaxias, el Universo estaba lleno de átomos neutros que bloqueaban la luz. La mayor parte del Universo no se reioniza hasta 550 millones de años después, y algunas regiones alcanzan la reionización completa antes y otras más tarde. Las primeras grandes olas de reionización comienzan a ocurrir hace unos 250 millones de años, mientras que unas pocas estrellas afortunadas pueden formarse solo entre 50 y 100 millones de años después del Big Bang. Con las herramientas adecuadas, como el telescopio espacial James Webb, podríamos comenzar a revelar las primeras galaxias.

(Crédito: SG Djorgovski y col., Caltech; Centro de medios digitales de Caltech)

Pero solo la espectroscopia puede determinar el corrimiento al rojo de una galaxia con absoluta certeza.

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Solo al descomponer la luz de un objeto distante en sus longitudes de onda componentes e identificar la firma de las transiciones de electrones atómicos o iónicos que pueden relacionarse con un corrimiento al rojo y, por lo tanto, el universo en expansión, que un corrimiento al rojo confiable (y por lo tanto, a distancia) tiene llegado a. Hoy falta esta evidencia para HD1 y HD2.

(Crédito: Vesto Slipher, 1917, Proc. Amargo. Fil. Soc.)

Múltiples líneas espectrales, vinculadas a transiciones cuánticas, revelan cuánta luz emitida se desplaza hacia el rojo por el Universo en expansión.

universo en expansión

Esta animación simplificada muestra cómo la luz se vuelve roja y cómo las distancias entre objetos no relacionados cambian con el tiempo en el Universo en expansión. Solo relacionando la longitud de onda de la luz emitida con la luz observada se puede medir verdaderamente el corrimiento al rojo con confianza.

(Crédito: Rob Knop)

Para HD1, solo existe una línea candidata y su significado de detección está por debajo del umbral de 5-σ.

En todos los espectros tomados por nuestros observatorios más poderosos, incluido ALMA, de la galaxia HD1, solo surge un intento de firma de línea: la de una línea de oxígeno doblemente ionizado. Su confianza no alcanza el «patrón oro» requerido para anunciar un descubrimiento.

(Crédito: Y. Harikane et al., ApJ, 2022)

El «otro» candidato distante, HD2, no tiene líneas espectrales.

Las exposiciones en diferentes bandas fotométricas (arriba) de la galaxia candidata HD2, junto con dos posibles ajustes espectrales (curvas) a los puntos de datos (en rojo). Notez comment, bien qu’une solution à décalage vers le rouge élevé (z = 12) soit préférée à une interprétation à faible décalage vers le rouge (z = 3,5), les deux sont possibles et la signature non ambiguë de la spectroscopie no está disponible.

(Crédito: Y. Harikane et al., ApJ, 2022)

Hasta que llegue la confirmación espectroscópica, se debe tener precaución, ya que no se puede determinar de manera decisiva ninguna distancia.

El espectro completo publicado de la galaxia candidata HD1 no muestra una detección definitiva de líneas espectrales. La flecha roja corresponde a la señal candidata de una línea de oxígeno doblemente ionizado. Sin datos decisivos, no podemos concluir responsablemente que esta es, de hecho, la galaxia más distante que jamás hayamos visto. Puede que no sea eso en absoluto.

(Crédito: Y. Harikane et al., ApJ, 2022)

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