Los astrónomos detectan níquel y otros elementos inesperados en las primeras galaxias con formación estelar

Las antiguas galaxias estrelladas que se formaron entre 2 y 3 mil millones de años después del Big Bang son inusualmente calientes y contienen elementos inesperados, como el níquel, según un nuevo análisis de los datos recopilados por el estudio CECILIA (Chemical Evolution Constrained using Ionized Lines in Interstellar Aurorae). .

En la juventud del Universo, muchas galaxias vivieron un período de intensa formación estelar.

Hoy en día, algunas galaxias, como nuestra Vía Láctea, todavía están formando nuevas estrellas, pero no tan rápidamente. Otras galaxias han dejado de formar estrellas por completo.

Este nuevo trabajo puede ayudar a los astrónomos a comprender las razones de estas diferentes trayectorias.

«Estamos tratando de comprender cómo las galaxias han crecido y cambiado a lo largo de 14 mil millones de años de historia cósmica», dijo la Dra. Allison Strom, astrónoma de la Universidad Northwestern.

“Utilizando el Telescopio Espacial James Webb de NASA/ESA/CSA, nuestro programa apunta a galaxias ‘adolescentes’ mientras atraviesan un período difícil de crecimiento y cambio.

El Dr. Strom y sus colegas estudiaron los espectros de 33 galaxias distantes, separando su luz en las longitudes de onda que las componen.

«Promediamos los espectros de las 33 galaxias para crear el espectro más profundo de una galaxia distante jamás observado, lo que requeriría 600 horas de telescopio para reproducirse», dijo la Dra. Gwen Rudie, astrónoma del Observatorio Carnegie.

«Esto nos permitió crear una especie de atlas que informará a Webb en futuras observaciones de objetos muy distantes».

Utilizando los espectros, los astrónomos pudieron identificar ocho elementos distintos: hidrógeno, helio, nitrógeno, oxígeno, silicio, azufre, argón y níquel.

«Estos elementos presentes en estas galaxias no son una sorpresa, pero nuestra capacidad para medir su luz no tiene precedentes y muestra el poder de Webb», dijo el Dr. Rudie.

Todos los elementos más pesados ​​que el hidrógeno y el helio se forman en el interior de las estrellas.

Cuando las estrellas explotan en eventos violentos como las supernovas, liberan estos elementos al entorno cósmico, donde se incorporan a la siguiente generación estelar.

Entonces, al revelar la presencia de ciertos elementos en estas galaxias tempranas, los astrónomos pueden aprender más sobre cómo evolucionó la formación de estrellas a medida que evolucionaron.

Los autores quedaron sorprendidos por la presencia de níquel, que era especialmente difícil de observar.

“Nunca en mis sueños más locos imaginé que veríamos níquel. Incluso en las galaxias cercanas, la gente no lo observa”, dijo el Dr. Strom.

«Debe haber suficientes elementos presentes en una galaxia y buenas condiciones para observarla».

“Nadie habla nunca de vigilar el níquel. Los elementos deben brillar en el gas para que podamos verlos.

«Entonces, para que podamos ver el níquel, podría ser que las estrellas en las galaxias tengan algo único».

Las galaxias jóvenes también eran extremadamente calientes: mientras que las bolsas de galaxias más calientes pueden alcanzar más de 9.700 grados Celsius, las galaxias tempranas alcanzan temperaturas superiores a 13.350 grados Celsius.

«Esperábamos que estas primeras galaxias tuvieran una química muy, muy diferente a la de nuestra propia Vía Láctea y las galaxias que nos rodean hoy», dijo el Dr. Rudie.

«Pero aún así nos sorprendió lo que reveló Webb».

El descubrimiento se describe en un papel en el Cartas de revistas astrofísicas.

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Allison L. Strom y otros. 2023. CECILIA: El espectro de líneas de emisión débiles de z ∼ 2–3 galaxias formadoras de estrellas. ApJL 958, L11; doi: 10.3847/2041-8213/ad07dc