Mala Astronomía | Muchas galaxias oscuras tempranas estaban ahogadas por el polvo.

Cuando piensas en una galaxia, probablemente te imaginas un hermoso disco con brazos espirales en expansión cargado de estrellas azules brillantes y nubes de gas rosadas/rojas salpicadas a lo largo de los brazos. Y en verdad muchas galaxias son así, incluyendo nuestra Vía Lácteamientras que otros son elíptica, o irregular, o incluso peculiar.

El denominador común es que están cargados de estrellas, millones o miles de millones de ellas, tantas que desde la distancia se difuminan juntas en un brillo lechoso.

Pero recientemente Los astrónomos encontraron algunas galaxias que no se parecen en nada. Ubicadas a miles de millones de años luz de la Tierra, parecen desafiar lo que sabemos sobre la estructura de las galaxias. Casi no se ve la luz de las estrellas desde ellos, y la mayor parte de la luz que emiten está en longitudes de onda muy largas, muy lejos de lo que el ojo humano puede ver. Son polvorientos, es decir, tienen nubes formadas por granos de hierro, material rocoso o con hollín (carbonáceo), pero ese polvo es mucho más frío de lo que cabría esperar de una galaxia normal.

Estas extrañas galaxias han sido un misterio por un tiempo, pero ahora un equipo de astrónomos cree tener la respuesta: estas galaxias no solo son polvorientas, son ahogado con polvo, tanto que bloquean por completo la luz de las estrellas que proviene de su interior. De hecho, estas galaxias están llenas de formación de estrellas, pero están enterradas tan profundamente en el polvo opaco que estas galaxias son oscuras en el tipo de luz que vemos. Si no tuvieran todo ese polvo, estas galaxias serían increíblemente luminosas. [link to paper].

Las galaxias se encontraron en observaciones profundas del cielo. Son prácticamente invisibles incluso cuando se observan en el infrarrojo cercano, justo fuera del espectro visible, pero en longitudes de onda progresivamente más largas, desde el infrarrojo medio hasta las ondas de radio, se vuelven más brillantes. Si se tratara de galaxias normales con una cantidad normal de estrellas que emiten luz y calientan el polvo que las rodea, serían más brillantes en longitudes de onda infrarrojas más cortas. Pero no lo son.

Anteriormente se conocían cuatro de estas galaxias. Los astrónomos observaron seis más, todos muy lejos; su luz tardó aproximadamente 12 mil millones de años en llegar a la Tierra. Por lo general, para medir las propiedades de las galaxias, los astrónomos hacen algunas suposiciones básicas. Por ejemplo, asumen que el polvo en las nubes de formación de estrellas es lo suficientemente grueso como para bloquear la luz visible, pero deja pasar la luz infrarroja. Esa suele ser una suposición decente.

Pero cuando hicieron eso para estas 10 galaxias, obtienen contradicciones y propiedades físicas que no tienen sentido. Por lo general, es una buena señal de que una o más suposiciones que ha hecho son incorrectas. Entonces cambiaron esa suposición y rehicieron las matemáticas asumiendo que el polvo es muy, muy espeso; tan denso que ni siquiera la luz infrarroja puede salir.

Y de repente la física empezó a tener sentido.

Estas galaxias están repletas de polvo, tanto que incluso en el infrarrojo solo vemos la superficie de estas nubes. No es tanto que estas galaxias tengan más polvo de lo habitual, sino que son pequeñas, por lo que la densidad de polvo es mucho mayor. Normalmente, la luz infrarroja puede escapar incluso desde lo más profundo de una nube de polvo, pero en este caso son tan densas que resultan opacas.

Y eso a su vez significa que para explicar la cantidad de luz que vemos, estas galaxias son arranque estrellas, docenas de veces más rápido que la Vía Láctea. Estas son verdaderas galaxias con estallido estelar, aunque, curiosamente, no emiten luz óptica que podamos ver. Son galaxias oscuras.

OK, entonces eso es objetivamente genial; galaxias tan llenas de polvo que ocultan lo que están haciendo en su interior. Pero esto es realmente importante de entender. Medimos las tasas de formación de estrellas de las galaxias de varias maneras, pero es una excelente manera de comprender qué está haciendo una galaxia, cuánto gas y polvo tiene, etc. La velocidad a la que nacen las estrellas nos dice mucho sobre la galaxia… y también lo que estaba haciendo el propio Universo cuando la luz que vemos dejó esa galaxia, a veces en el pasado.

El hecho de que haya galaxias prodigiosamente produciendo estrellas pero que se hayan pasado por alto por completo porque son oscuras significa que nos hemos perdido una gran parte del Universo primitivo; los astrónomos estiman que hasta el 10% de todas las galaxias polvorientas en el Universo primitivo son tan polvorientas que son oscuras.

La siguiente pregunta a responder es por qué son así. ¿Son estos ejemplos de colisiones de galaxias en el Universo primitivo? ¿Se están formando las estrellas allí en condiciones diferentes a las del Universo cercano, de modo que producen más polvo? Con solo 10 galaxias de muestra conocidas, esto no está claro.

Qué es claro es que todavía estamos aprendiendo acerca de cómo era el lejano cosmos primitivo, y que a veces lo que queremos ver se nos oculta hasta que encontramos una forma inteligente de verlo. En este caso, una gran parte de las galaxias formadoras de estrellas eran invisibles. ¿Qué más hay por ahí que hemos pasado por alto?

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