El hallazgo se logró tras las observaciones realizadas con el Observatorio Espacial Herschel, con el experimento APEX y con el interferómetro ALMA. Con ello, se ha detectado esta combinación en las profundidades del espacio, cuando la edad del Universo era una décima parte de la actual.

La Agencia Espacial Europea puso en órbita en 2009 el Herschel, el primero capaz de abarcar el espectro del infrarrojo lejano en su totalidad. Utilizándolo, el grupo investigador se fijó en lo que parecía un único objeto cósmico con colores rojos y decidieron estudiarlo en más detalle con APEX y ALMA. El primero de ellos es un radiotelescopio de 12 metros de diámetro ubicado en el desierto de Atacama en Chile, que fue la primera piedra para el ALMA, un grupo de 66 radiotelescopios de 7 y 12 metros situados en la misma zona.

«Se cree que la duración de los brotes de formación estelar polvorientos es relativamente corta»

Iván Oteo, que actualmente trabaja para el Instituto de Astronomía de la Universidad de Edimburgo y para el Observatorio Europeo Austral, destaca lo poco frecuente que es captar un fenómeno de este tipo. «Se cree que la duración de los brotes de formación estelar polvorientos es relativamente corta», explica. Asimismo, añade que estas galaxias suelen ser minoría, en cualquier momento y en cualquier rincón, por lo tanto, encontrar numerosos brotes brillando al mismo tiempo de ese modo «es muy desconcertante». Se trata de algo que, a su juicio, todavía es necesario comprender.

Ismael Pérez Fournon, investigador también de las dos instituciones canarias, comenta que mediante los datos de ALMA, de resolución y sensibilidad superiores, han sido capaces de analizar todo con mayor exactitud.

Helmut Dannerbauer, también profesional del IAC y la ULL involucrado en el descubrimiento, resalta la diferencia existente entre «los modelos teóricos y computacionales actuales, que sugieren que este tipo de cúmulos tan masivos habría necesitado mucho más tiempo para evolucionar».

El conjunto de radiotelescopios ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) ha revelado por primera vez el encuentro entre dos galaxias muy brillantes y masivas a casi 13 000 millones de años luz. Estas galaxias hiperluminosas, por su capacidad para crear estrellas a gran velocidad, son extremadamente raras en esa época cósmica y pueden representar uno de los ejemplos más extremos de formación violenta de estrellas jamás observados. Conocidas como ADFS-27, se detectaron cuando comenzaron el lento proceso de fusión en una única galaxia elíptica masiva. Un “choque lateral” previo entre ambas ayudó a disparar los estallidos de formación estelar y su eventual fusión puede dar lugar a la galaxia central masiva de un cúmulo de galaxias, una de las estructuras más gigantescas del Universo.

«Realmente sorprendente»

“Encontrar una sola galaxia hiperluminosa es ya de por si destacable, pero encontrar dos tan cercanas es realmente sorprendente”, explica Dominik Riechers, astrónomo de la Universidad de Cornell y autor principal del trabajo. “Considerando su distancia extrema a la Tierra y la frenética actividad de formación estelar dentro de cada una, es posible que estemos siendo testigos de la fusión de galaxias más extrema conocida hasta la fecha”.

“Esta pareja galáctica fue detectada por primera vez por el Observatorio Espacial Herschel de la Agencia Espacial Europea (ESA), en las observaciones de grandes zonas de cielo del proyecto HerMES”, indica Ismael Pérez Fournon, quien ha participado en esta investigación, junto con Rui Marques Chaves y Paloma Martínez Navajas, los tres investigadores del IAC y de la Universidad de La Laguna.

“Aunque apareció como un punto muy rojo en los datos del instrumento SPIRE del Observatorio Espacial Herschel del cielo austral, desde el principio sospechamos que este objeto aparentemente débil era una galaxia extremadamente brillante y lejana en realidad”. Las observaciones de seguimiento con el telescopio del Experimento Atacama Pathfinder (APEX) confirmaron las interpretaciones iniciales y facilitaron que ALMA midiera la distancia al objeto, concluyendo que esta unión de dos galaxias inusuales sugiere que residen dentro de una región particularmente densa del Universo.

Las nuevas observaciones de ALMA también señalaron que, en conjunto, el sistema ADFS-27 tiene unas 50 veces la cantidad de gas formador de estrellas que tiene la Vía Láctea. “Gran parte de este gas se convertirá en nuevas estrellas muy rápidamente”, apunta Rui Marques Chaves. “El sistema está produciendo estrellas a un ritmo vertiginoso, aproximadamente mil veces más rápido que nuestra galaxia”.

Estrellas azules extremadamente brillantes y masivas

Las galaxias, que deberían verse como discos planos y giratorios, están repletas de estrellas azules extremadamente brillantes y masivas. La mayor parte de esta intensa luz, sin embargo, nunca escapa de allí porque hay demasiado polvo interestelar a su alrededor que las oscurece. Sin embargo, como el polvo absorbe la brillante luz de las estrellas, se calienta y brilla intensamente, irradiando esa energía como luz infrarroja. A medida que esta luz viaja hacia la Tierra, la expansión del Universo “estira” las ondas de la luz infrarroja en ondas milimétricas y submilimétricas más largas, el conocido “efecto Doppler”.

ALMA se diseñó específicamente para detectar y estudiar la luz de esta naturaleza, lo que permitió distinguir la luz de dos galaxias distintas. Las observaciones también muestran estructuras básicas de las mismas, revelando material en forma de cola que se desligó durante su primer encuentro y una separación de 30.000 años luz que se reduce con el tiempo. A medida que continúen interactuando gravitatoriamente, cada galaxia irá frenándose y atrayéndose hasta que finalmente se fusionen en una galaxia elíptica masiva en unos cientos de millones de años.

“Debido a su gran lejanía y polvo, estas galaxias quedan ocultas en el rango visible de los datos actuales, pero esperamos combinar los datos de ALMA con las observaciones infrarrojas del futuro Telescopio Espacial James Webb de la NASA.

Estos dos telescopios formarán el “equipo soñado” para comprender mejor la naturaleza de este y otros sistemas extremos de galaxias excepcionalmente raros”, concluye Paloma Martínez Navajas.