Megafusiones de galaxias antiguas

ALMA y APEX descubren aglomeraciones masivas de galaxias en formación en el universo temprano

 Los telescopios ALMA y APEX han buceado en las profundidades del espacio — hacia la época en la que el universo tenía una décima parte de su edad actual — y han sido testigos de los inicios de una gigantesca aglomeración cósmica: la inminente colisión de jóvenes galaxias con estallido de formación estelar. Los astrónomos creían que estos eventos tuvieron lugar unos 3.000 millones de años después del Big Bang, por lo que se sorprendieron cuando las nuevas observaciones revelaron que esto sucedió cuando el universo tenía tan sólo la mitad de esa edad. Se cree que estos antiguos sistemas de galaxias acaban formando las estructuras más masivas del universo: los cúmulos de galaxias.

Utilizando el interferómetro ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) y el experimento APEX (Atacama Pathfinder Experiment), dos equipos internacionales de científicos, liderados por Tim Miller (de la Universidad de Dalhousie de Canadá y la Universidad de Yale en los Estados Unidos) y por Iván Oteo (de la Universidad de Edimburgo, Reino Unido) han descubierto concentraciones de galaxias sorprendentemente densas que están a punto de fusionarse, formando los núcleos de lo que finalmente se convertirá en colosales cúmulos de galaxias.

Estudiando el 90% de todo el universo observable, el equipo de Miller observó un protocúmulo de galaxias llamado SPT2349-56. La luz de este objeto comenzó a viajar hacia nosotros cuando el universo tenía alrededor de una décima parte de su edad actual.

Las galaxias individuales de esta densa acumulación cósmica son galaxias con brotes de formación estelar(conocidas en inglés como galaxias starburst) y la concentración de esta vigorosa formación estelar en una región tan compacta la convierte en la zona más activa jamás observada en el universo joven. Allí nacen cada año miles de estrellas, mientras que, en comparación, en nuestra Vía Láctea nace tan solo una al año.

Combinando observaciones de ALMA y APEX, el equipo de Oteo ya había descubierto una megafusión similar formada por diez galaxias polvorientas con formación estelar, apodadas un "núcleo rojo polvoriento" debido a su intenso color rojo.

Iván Oteo explica por qué estos objetos son inesperados: “Se cree que la duración de los brotes de formación estelar polvorientos es relativamente corta, ya que consumen el gas a un ritmo extraordinario. En cualquier momento, en cualquier rincón del universo, estas galaxias suelen ser minoría. Por lo tanto, encontrar numerosos brotes de formación estelar polvorientos brillando al mismo tiempo de ese modo es muy desconcertante, y algo que todavía necesitamos comprender”.

Estos cúmulos de galaxias en formación se detectaron primero como débiles manchas de luz usando el Telescopio del Polo Sur y el Observatorio Espacial Herschel. Posteriores observaciones de ALMA y APEX demostraron que tenían una estructura inusual y confirmaron que su luz se originó mucho antes de lo esperado, sólo 1.500 millones de años después del Big Bang.

Finalmente, las nuevas observaciones de alta resolución de ALMA, revelaron que las dos manchas de brillo tenue no eran objetos individuales, sino que estaban compuestas por catorce y diez galaxias masivas individuales respectivamente, cada una dentro de un radio comparable a la distancia entre la Vía Láctea y las vecinas Nubes de Magallanes.

“Estos descubrimientos hechos con ALMA son sólo la punta del iceberg. Más observaciones llevadas a cabo con APEX muestran que el número real de galaxias con formación estelar probablemente es tres veces mayor. Otras observaciones en curso hechas con el instrumento MUSE, instalado en el VLT de ESO, también están identificando más galaxias”, comenta Carlos De Breuck, astrónomo de ESO.

Los modelos teóricos y computacionales actuales sugieren que este tipo de protocúmulos tan masivos habrían necesitado mucho más tiempo para evolucionar. Utilizando datos de ALMA, con su superior resolución y sensibilidad, incorporados a sofisticadas simulaciones por ordenador, los investigadores son capaces de estudiar la formación de cúmulos menos de 1.500 millones de años después del Big Bang.

“Aún no sabemos cómo este conjunto de galaxias creció tanto y tan rápido. No se formó de manera gradual a lo largo de miles de millones de años, como podrían suponer los astrónomos. Este descubrimiento ofrece una gran oportunidad para estudiar cómo se unieron galaxias masivas para formar enormes cúmulos de galaxias”, afirma Tim Miller, doctorando en la Universidad de Yale y autor principal de uno de los artículos.

  Imágenes de un protocúmulo de galaxias obtenidas con SPT, APEX y ALMA

Este montaje muestra tres vistas de un grupo distante de galaxias en interacción y en proceso de fusión en el universo temprano. La imagen de la izquierda es una visión de amplio campo del Telescopio del Polo Sur que revela sólo un punto brillante. La imagen central es de APEX (Atacama Pathfinder Experiment) y revela más detalles. La imagen de la derecha es de ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) y revela que el objeto es, en realidad, un grupo de 14 galaxias fusionándose en el proceso de formación de un cúmulo de galaxias.

Crédito: ESO/ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/Miller et al.

Ilustración de una megafusión de galaxias antiguas

Esta ilustración muestra a un grupo de galaxias fusionándose y en interacción en el universo temprano. Estas fusiones se han visto usando los telescopios ALMA y APEX y representan la formación de cúmulos de galaxias, los objetos más masivos del universo moderno. Los astrónomos creían que estos eventos tuvieron lugar unos 3.000 millones de años después del Big Bang, por lo que se sorprendieron cuando las nuevas observaciones revelaron que esto sucedió cuando el universo tenía tan sólo la mitad de esa edad.

Crédito: ESO/M. Kornmesser

La NASA envía helicóptero a Marte.

Siguiente misión de la NASA;  Rover helicóptero para volar Marte, el planeta rojo

El helicóptero de Marte , un pequeño helicóptero autónomo, viajará con la agencia de Marte 2,020 misión Rover, actualmente programado para ser lanzado en julio de 2020, para demostrar la viabilidad y el potencial de los vehículos más pesados que el aire en el planeta rojo. 

“La NASA tiene una orgullosa historia de primicias”, dijo el administrador de la NASA Jim Bridenstine. “La idea de un helicóptero volando el cielo de otro planeta es emocionante. El helicóptero de Marte es muy prometedora para nuestros futuros científicos, descubrimientos y misiones de exploración a Marte “.

Iniciado en agosto de 2013 como un proyecto de desarrollo tecnológico en el Jet Propulsion Laboratory (JPL), el helicóptero Marte tenía que demostrar que las cosas grandes pueden venir en paquetes pequeños. El resultado de cuatro años de diseño, pruebas y rediseño del equipo que pesa poco menos de cuatro libras (1,8 kilogramos). Su fuselaje es aproximadamente del tamaño de una pelota de béisbol, y su gemelo, cuchillas contra-rotación va a morder en la delgada atmósfera de Marte en casi 3.000 rpm - alrededor de 10 veces la tasa de un helicóptero en la Tierra.

“Explorando el planeta rojo con el helicóptero de la NASA Mars es un ejemplo de un matrimonio exitoso de la innovación científica y tecnológica y es una oportunidad única para avanzar en la exploración de Marte para el futuro”, dijo Thomas Zurbuchen, administrador asociado del Directorio de Misiones Científicas de la NASA en la sede del organismo en Washington. “Después de que los hermanos Wright demostraron hace 117 años que potencia, sostenida y controlada de vuelo era posible aquí en la Tierra, otro grupo de pioneros americanos puede resultar el mismo se puede hacer en otro mundo.”

El helicóptero de Marte es una demostración de la tecnología que viajará al planeta rojo con el vehículo en Marte 2020. Se intentará vuelo controlado en la delgada atmósfera de Marte, lo que puede permitir a las misiones más ambiciosas en el futuro.

Créditos: NASA / JPL-Caltech

 El helicóptero también contiene capacidades incorporadas necesarias para el funcionamiento en Marte, incluyendo las células solares para cargar sus baterías de iones de litio, y un mecanismo de calentamiento para mantener el calor a través de las frías noches de Marte. Pero antes de que el helicóptero pueda volar a Marte, tiene que llegar. Lo hará unido a la quilla del vehículo en Marte 2020.

“El récord de altitud para un helicóptero aquí en la Tierra es de unos 40.000 pies. La atmósfera de Marte es sólo uno por ciento de la Tierra, por lo que cuando nuestro helicóptero se encuentra en la superficie de Marte, es el equivalente a estar en la Tierra a 100.000 pies “, dijo Mimi Aung, director del proyecto Marte helicóptero en el JPL. “Para hacerlo volar en la densidad de la atmósfera baja, tuvimos que examinar todo, que sea lo más ligero posible lo deja de ser tan fuerte y tan poderosa como pueda ser.”

Una vez que el vehículo está en la superficie del planeta, un lugar adecuado se puede encontrar para desplegar el helicóptero del vehículo y colocarlo en el suelo. El robot entonces será alejado desde el helicóptero a una distancia segura de la que va a transmitir los comandos. Después de que sus baterías se cargan y se realizan un gran número de pruebas, los controladores en la Tierra estarán al mando del helicóptero de Marte para tomar su primer vuelo autónomo en la historia.

“No tenemos un piloto y en la tierra pasarán varios minutos luz de distancia, así que no hay manera de una palanca de mando de esta misión en tiempo real”, dijo Aung. “En su lugar, tenemos una capacidad autónoma que será capaz de recibir e interpretar los comandos desde el suelo, y luego volar la misión por sí mismo.”

La campaña de ensayos en vuelo completo será de 30 días, tendrá un máximo de cinco tramos de distancias de vuelo incrementando más lejos, hasta unos pocos cientos de metros, y duraciones más largas de hasta 90 segundos, durante un período. En su primer vuelo, el helicóptero hará una subida vertical corta a 10 pies (3 metros), donde va a flotar durante unos 30 segundos.

Como demostración de la tecnología, el helicóptero Marte es considerado un proyecto de alta recompensa de alto riesgo. Si no funciona, no se verá afectada la misión Mars 2020. Si funciona, helicópteros pueden tener un futuro real como exploradores de bajo vuelo y vehículos aéreos a lugares de acceso a donde no se puede acceder en transporte terrestre.

“La capacidad de ver claramente lo que hay más allá de la siguiente colina es crucial para los futuros exploradores”, dijo Zurbuchen. “Ya tenemos excelentes vistas de Marte de la superficie, así como desde la órbita. Con la dimensión añadida de una vista de pájaro de una 'marscopter,' sólo podemos imaginar lo que las futuras misiones lograrán “.

Mars 2020 pondrá en marcha en un United Launch Alliance cohete V (ULA) Atlas del Espacio Complejo de Lanzamiento 41 en la estación de la Fuerza Aérea de Cabo Cañaveral en Florida, y se espera que llegue a Marte en febrero de 2021.

El robot llevará a cabo evaluaciones geológicas de su lugar de aterrizaje en Marte, determinar la habitabilidad del medio ambiente, la búsqueda de signos de vida en Marte antiguo, y evaluar los recursos naturales y riesgos para los futuros exploradores humanos. Los científicos utilizarán los instrumentos a bordo del vehículo para identificar y recoger muestras de roca y suelo, encerrar en tubos sellados, y dejarlos en la superficie del planeta para el potencial de retorno a la Tierra en una futura misión a Marte.

El Proyecto Marte 2020 en el JPL en Pasadena, California, dirige el desarrollo Rover para el Directorio de Misiones Científicas de la NASA en Washington. Programa de servicios de lanzamiento de la NASA, con sede en el Centro Espacial Kennedy de la agencia en la Florida, es responsable de la gestión de lanzamiento.