Comisión Nacional de Investigación Científica y Tecnológica

[24/02/2012] Gracias al trabajo de una becaria CONICYT-CNRS, y mediante la combinación de dos de los mejores telescopios del mundo – el reciente Atacama Large Millimeter Array (ALMA) y el Very Large Telescope (VLT) del Observatorio Europeo Austral – astrónomos franceses pudieron observar por primera vez los orígenes de la formación de estrellas en las galaxias de las Antenas. Publicado en la revista europea Astronomy and Astrophysics Letters, este corresponde al primer estudio realizado en base a los datos científicos obtenidos por ALMA, un enfoque innovador que revela el origen de los super cúmulos de estrellas en las galaxias interactuantes.

La colisión de dos galaxias produce espectaculares brotes de formación de estrellas tan luminosos que los astrónomos son capaces de observarlos a distancias muy grandes llegando incluso hasta principios del Universo. Estos fuegos artificiales astronómicos están asociados con el nacimiento de gigantescos cúmulos estelares que reúnen varios millones de estrellas en un espacio reducido de decenas de años luz. En este mismo volumen alrededor del Sol, solo se encuentran unas pocas estrellas.

Los super-cúmulos estelares en las galaxias de las Antenas fueron descubiertos hace ya 20 años con el telecopio espacial Hubble, pero los procesos físicos que llevan a su formación son aún desconocidos. Hoy, combinando los primeros resultados entregados por ALMA con aquellos obtenidos previamente con el VLT, los científicos muestran por primera vez cómo la colisión de galaxias desencadena la formación de super-cúmulos estelares. La observación de este fenómeno se integra perfectamente a los objetivos de investigación de ALMA.

Este trabajo es la parte fundamental de la tesis preparada por Cinthya Herrera, estudiante de doctorado del Institut d’Astrophysique Spatiale en Orsay (Francia) y titular de una beca de investigación conforme al acuerdo entre CONICYT y CNRS (Francia). Su formación científica parte en Chile, primero en la Pontificia Universidad Católica de Chile (Licenciatura) y luego en la Universidad de Chile (Magíster). Cinthya siguió una nueva idea la cual no consiste en observar los cúmulos estelares ya formados sino más bien en observar la energía perdida por el gas en el que se formarán los cúmulos. Las estrellas se forman en regiones donde el gas es muy denso y frío. Sin embargo, la colisión de dos galaxias produce que la turbulencia del gas aumente. Este gas debe entonces perder esta energía con el fin de condensarse, enfriarse, colapsar y por lo tanto formar cúmulos de nuevas estrellas.

Esta considerable pérdida de energía, predicha por la teoría, hoy en día es visible gracias a las observaciones conjuntas de estos dos telescopios. Cuando el gas se calma y pierde su energía turbulenta por radiación, la luminosidad que emite es observable en el infrarojo cercano: es entonces capturada por el VLT. En cuanto a las observaciones de ALMA, ellas ponen en evidencia la extrema agitación turbulenta del gas dentro de estas imnensas nubes en donde los cúmulos estelares se forman. Esta turbulencia es causada por la energía gravitacional liberada durante la interacción de las dos galaxias.

En una de estas nubes, las observaciones revelaron una concentración de gas que radía una cantidad considerable de su energía turbulenta. Esta región contiene sufuciente gas para formar su propio super-cúmulo. Y es en esta región, donde ALMA no muestra más que una nube entre las otras, que el VLT revela el objeto más brillante de toda la región de interacción de la Antena. Los cálculos indican que dentro de algunos millones de años – un cerrar de ojo en la escala del universo – este gas habrá perdido toda su turbulencia y un nuevo cúmulo nacerá. Este primer resultado anuncia los futuros descubrimiento que los astrónomos como Cinthya Herrera se preparan a realizar con ALMA que pronto llegará con toda su potencia.

Montaje que ilustra el descubrimiento de un proto-cúmulo estelar en las galaxias de las Antenas. La parte inferior de la izquierda es una imagen de gran campo en el visible que muestra las dos galaxias en interacción descubiertas hace un siglo atrás. La imagen superior de la izquiera muestra un enfoque en la región central, en donde las dos galaxias se penetran, obtenida por el telescopio espacial Hubble (NASA).

Las imágenes de la derecha, realizadas por C. Herrera, ilustran las observaciones hechas por ALMA y el VLT. La imagen de ALMA a la izquierda muestra las nubes en donde están los cúmulos estelares más jóvenes y más masivos (simbolizados por estrellas). La imagen del VLT a la derecha muestra la energía radiada por las nubes. La fuente compacta brillante en esta imagen (el pico en rojo) está situada en donde dos masas de gas con velocidades muy distintas (colores rojo y azul) se encuentran. Las observaciones muestran que es en esta fuente donde la disipación de energía es máxima y que están dadas las condiciones necesarias para formar un nuevo cúmulo de estrellas en unos pocos millones de años.