Establecer hallazgos de oxígeno en la galaxia más rápida

La imagen de arriba representa Jades-GS-Z14-0, una galaxia recientemente descubierta en la constelación del horno sur. Podría ser otra galaxia entre miles de millones que habitan el universo, pero tiene un registro de gran interés científico: está en la fecha en la fecha. Y el oxígeno acaba de encontrar allí.

Para tener una idea de una gran distancia que nos separa, la luz emitida por Jades-GS-Z14-0 tardó 13,400 millones de años en llegar a nosotros, cuando el universo tenía solo 300 millones de años.

Ubicación en la vida nocturna Galaxy Jades-GS-Z14-0 (luz azulada, a la derecha de la imagen) en la constelación sur del horno. Préstamos: Alma (ESO / Naj / Nao) / s. Carniani et al. / SS. Schouvs et al / JVST: NASA, ESA, CSA, Stski, Brant Robertson (UC Santa Cruz), Ben Johnson (CFA), Sandro Tacchella (Cambridge), Phill Cargile (CFA).

Y en este lugar remoto del cosmos, dos equipos de equipo descubrieron oxígeno de los datos recopilados por el Observatorio ALMA en el desierto de Atacama (Chile).

Aunque no es la primera vez que se encuentra el oxígeno molecular fuera de la Vía Láctea, este hallazgo fue asumido por los investigadores por su abundancia en la galaxia tan joven como Jades-GS-Z14-0.

¿Cómo habían logrado los astrónomos una composición química tales galaxias distantes en el universo?

Analizando la luz que obtenemos de la galaxia

El fenómeno de la dispersión cromática de la luz blanca se conoce universalmente por el cruce del prisma de vidrio, como Isaac Newton estudiado en el tracto óptico en el medio, la semana. Discutimos las luces blancas en descomposición en todos los tonos de arcoiris, formando lo que se llama espectro continuo.

Sin embargo, no todas las fuentes de luz crean este tipo de emisión continua. Por lo tanto, los elementos químicos están en gas y están sujetos a productos de alta temperatura de espectros discontinuos, en los que solo se transmiten ciertas longitudes de onda o colores.

La explicación de este fenómeno se basa en la teoría atómica de los físicos daneses de Niels Bohr. Bohr asociaba emisiones de luz con elementos químicos con comportamiento de electrones en su órbita alrededor del núcleo atómico.

El espectro interrelacionado de emisiones de diferentes elementos químicos (hidrógeno, helio, oxígeno, neón y hierro). Cada espectro tiene un conjunto de líneas espectrales definidas y características definidas que permiten su identificación. Crédito: NASA / JPL-Caltech.

El conjunto de líneas espectrales es característica de cada elemento químico, y esto permite su identificación después de un análisis de espectroscopio fundamental. De esta manera, en el análisis del espectro de luz de una galaxia distante, los investigadores pueden conocer su composición química con una precisión excepcional.

Pero hay un detalle que aún no hemos comentado, y es completamente necesario en la espectroscopía astronómica: las fuentes para las luces de transmisión (galaxias o estrellas) no son estáticas, con buenas velocidades.

En particular, las galaxias se mueven cada vez más de nosotros, lo que implica cambios en la distribución de líneas espectrales de elementos químicos presentes en ellos.

Desplazamiento a rojo

De hecho, el universo no es estático, que se extiende. Y este hecho es bien conocido desde principios de siglo. Luego, el astrónomo estadounidense Ervin Hubble demostró experimentalmente la expansión del cosmos del desplazamiento hacia la galaxia remota roja.

Una lirio aussi: y sin embargo, el universo se mueve extraño

Este fenómeno consiste en transición de acuerdo con un espectro electromagnético de energía más pequeño (relacionado con longitudes de onda más altas) de todas las líneas espectrales de la emisión de fuente caracterizada por el observador.

El color rojo aparece en su definición (“cambio rojo”), porque corresponde a una energía más pequeña del espectro visible. Pero espectralmente no necesariamente aparece necesariamente de acuerdo con ese color particular. De hecho, la mayoría de los colores en el espectro visible van al espacio infrarrojo.

Desplazamiento hacia el rojo desde una variedad de emisiones de hidrógeno. En la imagen de arriba puede ver líneas espectrales características de hidrógeno para la fuente estática (ver, por ejemplo, una línea azul clara de 485 nanómetros). En la siguiente figura, se detalla el mismo rango de hidrógeno, pero se desplaza de acuerdo con longitudes de onda más grandes para una transmisión que se rechaza de nosotros. En este caso, la línea azul frontal se movió a 535 nanómetros, representando un tono verde. Préstamos: NASA / JPL-Caltech.

Medición de este desplazamiento de líneas espectrales, los astrónomos pueden determinar la distancia a la que son las galaxias. Cuantitativo, este movimiento hacia rojos (o frijoles rojos en inglés) está determinado por el parámetro Z.

Los altos valores de RedSift corresponden a la galaxia lejos de nosotros. En el caso de la mano, la galaxia Jades-GS-Z14-0 representa un valor sobresaliente de z = 14.32, como aparece en su propia denominación.

Señal de oxígeno en Jades-GS-Z14-0

Después de un análisis exhaustivo del Jades-GS-Z14-0 de los dos equipos independientes de investigadores (de los datos recopilados por el Observatorio ALMA), se logró una sorprendente conclusión: una presencia inequívocamente de oxígeno en la galaxia distante más famosa.

Spectrum de emisión Jades-GS-Z14-0 (cuadros en el lado izquierdo de la imagen) analizados por dos grupos astronómicos independientes de datos del Observatorio ALMA. Los picos amarillos representan líneas de emisión características del oxígeno. Préstamos: Alma (ESO / Naj / Nao) / s. Carniani et al. / SS. Schouvs et al / JVST: NASA, ESA, CSA, Stski, Brant Robertson (UC Santa Cruz), Ben Johnson (CFA), Sandro Tacchella (Cambridge), Phill Cargile (CFA).

Y la sorpresa fue genial, porque no se esperaba que encontrara elementos pesados ​​como el oxígeno en una galaxia tan joven. Los datos sugieren que Jades-GS-Z14-0 es un químico mucho más maduro de lo esperado.

Posibles implicaciones del descubrimiento

Las galaxias comienzan su existencia de muchas estrellas jóvenes, principalmente compuestas de elementos de luz como hidrógeno y helio. A medida que se desarrollan, crean elementos más duros como el oxígeno, que están dispersos en toda la galaxia cuando mueren después de una explosión violenta llamada Supernova.

Sin embargo, los investigadores creían que solo 300 millones de años de universo todavía son demasiado jóvenes para tener abundantes galaxias en elementos pesados ​​como el oxígeno. Este hecho confundió el astrónomo, porque Jades-GS-Z14-0 contiene aproximadamente diez veces de elementos pesados ​​de lo esperado.

Según los Sander Schouvs, el doctorado en el Observatorio Leiden (Países Bajos) y el primer autor del estudio, “es como encontrar un adolescente donde encontrarías bebés. Los resultados muestran que la galaxia creó y maduró”.

Mejoras a la incertidumbre

Además, la detección de oxígeno en esta galaxia ha permitido a los investigadores mejorar la precisión en las mediciones de Jades-GS-Z14-0 con solo 0.005% (equivalente a 5 cm a una distancia de 1 km de distancia).

Esta detección inesperada de oxígeno en galaxias tan distantes hace que los astrónomos revisen la velocidad con la que se formaron galaxias en el universo más efectivo, eventualmente causan teorías instantáneas sobre la formación galáctica.