En un gran avance, los astrónomos han revelado una galaxia infrarroja ultrabrillante (ULIRG) ubicada detrás del Cuásar Cloverfield, H1413+117, con un corrimiento al rojo de 3,39. Este descubrimiento inesperado fue realizado por un equipo dirigido por Natsuki H. Hayatsu y reportado en el Avisos mensuales de la Royal Astronomical Society. El hallazgo subraya el papel crucial de los ULIRG a la hora de desentrañar los misterios de la formación estelar en el universo temprano y destaca la complejidad asociada con estas esquivas entidades astronómicas.
La identificación fortuita del ULIRG se produjo cuando los investigadores utilizaron las capacidades avanzadas del Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) para investigar el conocido cuásar Cloverfield. Inicialmente investigando la estructura única de cuatro lentes del cuásar, el equipo se sorprendió al descubrir un ULIRG escondido en su sombra. A una distancia significativa correspondiente a un corrimiento al rojo de 3,39, esta galaxia exhibe una fase de evolución cósmica que es en gran medida inobservable mediante estudios ópticos tradicionales, lo que plantea desafíos para los astrónomos que se esfuerzan por decodificar galaxias distantes con formación de estrellas.
El análisis de datos reveló que la luminosidad infrarroja de la galaxia es aproximadamente 2,8 billones de veces la del Sol, con una masa molecular estimada entre 40 y 230 mil millones de masas solares, lo que indica un entorno vibrante y denso. Además, se estima que el agujero negro central de esta galaxia tiene una masa de aproximadamente 100 millones de masas solares, lo que ilustra la actividad extrema de formación estelar característica de los ULIRG y lo marca como una pieza vital del rompecabezas de la evolución cósmica.
Los ULIRG a menudo representan un gran desafío para los astrónomos debido a su naturaleza polvorienta y con un enfoque submilimétrico, lo que los hace prácticamente invisibles en los estudios ópticos. Aunque pueden detectarse a través de sus intensas emisiones infrarrojas debido a la vigorosa formación estelar, sus homólogos ópticos a menudo evaden la detección, oscurecidos por el polvo. Los investigadores señalaron que estas galaxias polvorientas seleccionadas submilimétricamente representan una parte sustancial de la formación estelar en el Universo temprano, pero son difíciles de identificar utilizando técnicas ópticas o ultravioleta estándar.
Los hallazgos de este estudio resaltan la naturaleza esquiva de las galaxias ópticamente oscuras, y los investigadores señalaron: «Las galaxias polvorientas, seleccionadas submilimétricamente y sin contrapartes ópticas, contribuyen una fracción no despreciable a la formación de estrellas en el Universo temprano». El descubrimiento del equipo destaca la necesidad de adaptar las estrategias de observación al estudiar este tipo de galaxias, que permanecen oscurecidas por nubes de polvo que pueden absorber o dispersar su luz. Las capacidades de ALMA para observar en longitudes de onda submilimétricas cierran esta brecha, permitiendo a los astrónomos explorar estas estructuras ocultas y aumentar la comprensión de los procesos de formación estelar que tienen lugar en su interior.
El recién descubierto ULIRG está experimentando actualmente una importante fusión, lo que parece ser un factor crucial que contribuye al notable ritmo de formación estelar. El estudio indica que el gas molecular de la galaxia permanece dinámicamente inestable, un indicador típico de que una galaxia está experimentando una colisión importante. Tales fusiones son fundamentales para la intensa actividad de estallidos estelares que caracteriza a los ULIRG, lo que sugiere que a medida que evoluciona la interacción, la galaxia puede continuar exhibiendo tasas de formación estelar más altas.
Destacando la necesidad de realizar más investigaciones, los investigadores afirmaron: «Para inferir la etapa evolutiva de una galaxia ópticamente oscura, ya sea un estallido estelar masivo, QSO o hot DOG, es esencial aclarar el estado físico del gas, especialmente el denso gas molecular que proporciona el combustible para la formación de estrellas». Este proceso de fusión en curso, aunque potencialmente disruptivo, proporciona material esencial para el nacimiento de estrellas, iluminando los mecanismos dinámicos que influyen en la evolución de las galaxias durante las épocas nacientes del universo.
Este descubrimiento innovador tiene importantes implicaciones para comprender la evolución de las galaxias en su conjunto. A medida que los astrónomos profundizan en la complejidad de los ULIRG, pueden discernir los matices de los procesos que probablemente impulsaron la formación de galaxias similares a la Vía Láctea. Al examinar galaxias en diferentes etapas de evolución, los investigadores pueden rastrear el desarrollo estructural del universo, desde densas nubes moleculares hasta galaxias completamente formadas y pobladas de estrellas maduras.
Además, este hallazgo aumenta el potencial para identificar galaxias ópticamente oscuras adicionales escondidas detrás de objetos cósmicos prominentes, como los quásares. Estas galaxias pueden estar en una fase preliminar de su evolución, caracterizada por una rápida formación estelar o fusiones con otras galaxias. La investigación y los avances continuos en la tecnología de observación podrían revelar una población oculta de galaxias crucial para descifrar la compleja historia del universo.
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