En los límites del Universo: cúmulos-lente para detectar las galaxias más lejanas y jóvenes

17/12/2014 

Investigadores del IAC forman parte del equipo internacional que ha descubierto cuatro de las galaxias más lejanas conocidas hasta la fecha, analizando imágenes profundas de un cúmulo de galaxias que amplifica su luz

A principios de año, un equipo de investigadores liderado por astrónomos del Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) y de la Universidad de La Laguna (ULL) publicó el descubrimiento de una de las galaxias más distantes observadas hasta la fecha (ver nota de prensa relacionada), analizando las primeras imágenes del programa “HST Frontier Fields” (HFF, Campos Frontera del telescopio espacial Hubble) para el cúmulo Abell 2744. Ahora, el mismo equipo ha completado el primer análisis de los datos del HST para el cúmulo MACSJ0416.1-2403, el segundo observado por este ambicioso programa, sólo dos meses después de que éstos fueran publicados. El análisis ha revelado cuatro galaxias a distancias similares a la primera, contribuyendo de forma importante a nuestro conocimiento de las propiedades de las galaxias en el universo temprano.

Los cúmulos de galaxias, dada su enorme gravedad, actúan como inmensas lentes desviando y amplificando la luz de las fuentes de fondo, incluyendo galaxias muy débiles hasta el borde del universo observable. Desde 2013, en el marco del programa HFF, tres de los telescopios espaciales más poderosos hasta la fecha - Hubble, Spitzer y Chandra - toman imágenes profundas de seis cúmulos de galaxias con el fin de aprovechar el efecto de lente gravitatoria que éstos producen para detectar y estudiar por primera vez las galaxias más débiles y pequeñas en los primeros mil millones de años de vida del Universo.

Los datos para el primer cúmulo Abell 2744 demostraron claramente el potencial del proyecto HFF en la detección de las galaxias más distantes. De hecho, el primer resultado publicado para este campo fue el análisis de Abell2744_Y1, una de las galaxias más brillantes descubiertas a un desplazamiento al rojo cosmológico de z~8, es decir, en el momento en que nuestro Universo tenía sólo unos 650 millones de años. El mismo equipo que descubrió Abell2744_Y1, y en el que participan los científicos del IAC y de la ULL Alina Streblyanska e Ismael Pérez Fournon, presenta ahora la detección de cuatro nuevas galaxias a distancias similares en el segundo Campo Frontera, MACSJ0416-2403.

“La innovación en el análisis actual de MACSJ0416-2403, en comparación con otros estudios, incluyendo nuestro propio trabajo con Abell 2744, es la combinación de imágenes del espacio profundo de los telescopios Hubble y Spitzer con imágenes terrestres de alta calidad en el infrarrojo cercano obtenidas con el VLT”- explica Alina Streblyanska,investigadora post-doctoral Severo Ochoa en el IAC y segunda autora del artículo. "Sólo gracias a esta combinación única pudimos identificar galaxias a z ~ 8 y descartar posibles objetos a distancias mucho menores. Las cuatro nuevas galaxias detectadas son todas más distantes que Abell2744_Y1, lo que significa que una vez más hemos empujado la frontera de hasta dónde  podemos ver en el Universo."

Nicolas Laporte, primer autor del artículo destaca que gracias a estos nuevos resultados estamos mejorando en gran medida nuestro conocimiento sobre las primeras galaxias en el Universo. “Por ejemplo, parece que las primeras galaxias formaban muchas más estrellas que nuestra propia galaxia (a un ritmo al menos 10 veces mayor), pero también eran mucho más pequeñas que la Vía Láctea (unas 30-50 veces menor).”

Estos resultados muestran una vez más el potencial excepcional del proyecto HFF en la detección y el análisis de las galaxias más lejanas conocidas hasta la fecha. El artículo será publicado en febrero en la revista “Astronomy & Astrophysics” y la imagen será portada de esta edición.

Publicaciones:

"Frontier Fields : Combining HST, VLT and Spitzer data to explore the z~8 Universe behind the lensing cluster MACS0416-2403" Laporte, N. et al. 2015, A&A accepted

Link: http://arxiv.org/abs/1412.1089

"The first Frontier Fields cluster: 4.5 micron excess in a z ~ 8 galaxy candidate in Abell 2744" Laporte, N. et al. 2014, A&A, 562, L8

Créditos de la imagen: ESA/Hubble, NASA, HST Frontier Fields and Alina Streblyanska. Laporte, N. et al. 2015, A&A accepted.
Agradecimientos: Mathilde Jauzac (Durham University, UK and Astrophysics & Cosmology Research Unit, South Africa) and Jean-Paul Kneib (École Polytechnique Fédérale de Lausanne, Switzerland)