Observan desde Chile la primera "contaminación ambiental" del Universo

Nubes gigantescas de carbono gaseoso han sido localizadas en más de un radio de 30.000 años luz alrededor de galaxias jóvenes con el telescopio ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array).

Esta es la primera confirmación de que los átomos de carbono producidos dentro de las estrellas en el Universo temprano se han extendido más allá de las galaxias. Ningún estudio teórico había predicho tales capullos de carbono tan grandes alrededor de galaxias en crecimiento, lo que plantea preguntas sobre nuestra comprensión actual de la evolución cósmica.

"Examinamos a fondo el Archivo Científico de ALMA y recopilamos todos los datos que contienen señales de radio de iones de carbono en las galaxias del Universo temprano, solo mil millones de años después del Big Bang", dice Seiji Fujimoto, autor principal del trabajo de investigación, astrónomo de la Universidad de Copenhague. "Al combinar todos los datos, logramos una sensibilidad sin precedentes. Obtener un conjunto de datos de la misma calidad con una observación llevaría 20 veces más tiempo que las observaciones típicas de ALMA, lo cual es casi imposible de lograr".

Elementos pesados como el carbono y el oxígeno no existían en el Universo en el momento del Big Bang. Posteriormente se formaron por fusión nuclear en las estrellas. Sin embargo, aún no se entiende cómo se propagan estos elementos en todo el Universo. Los astrónomos han encontrado elementos pesados dentro de las galaxias bebés, pero no más allá de esas galaxias, debido a la sensibilidad limitada de sus telescopios. Este equipo de investigación resumió las débiles señales almacenadas en el archivo de datos y superó los límites.

"Las nubes de carbono gaseoso son casi cinco veces más grandes que la distribución de las estrellas en las galaxias, como se observa con el telescopio espacial Hubble", explica Masami Ouchi, profesor del Observatorio Astronómico Nacional de Japón y la Universidad de Tokio. "Vimos nubes difusas pero enormes flotando en el Universo negro como el carbón".

Entonces, ¿cómo se formaron los capullos de carbono? "Las explosiones de supernova en la etapa final de la vida estelar expulsan elementos pesados formados en las estrellas", dice el profesor Rob Ivison, director de ciencias del Observatorio Europeo Austral, que opera ALMA.

"Los chorros energéticos y la radiación de los agujeros negros supermasivos en los centros de las galaxias también podrían ayudar a transportar carbono fuera de las galaxias y finalmente a todo el Universo. Estamos presenciando este proceso continuo de difusión, la primera contaminación ambiental en el Universo".

El equipo de investigación señala que, en la actualidad, los modelos teóricos no pueden explicar nubes de carbono tan grandes alrededor de galaxias jóvenes, lo que probablemente indica que se debe incorporar algún nuevo proceso físico en las simulaciones cosmológicas.

"Las galaxias jóvenes parecen expulsar una cantidad de gas rico en carbono que supera con creces nuestras expectativas", dice Andrea Ferrara, profesora de la Scuola Normale Superiore di Pisa.

El equipo ahora está utilizando ALMA y otros telescopios en todo el mundo para explorar más a fondo las implicaciones del descubrimiento para las salidas galácticas y los halos ricos en carbono alrededor de las galaxias.

Estos resultados de observación se publican en la revista Astrophysical Journal el 16 de diciembre de 2019.