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El instrumento GIRAFFE en VLT revela la turbulenta vida de los lejanos objetos galácticos.

Comunicado de Prensa ESO PR 10/06.

Al estudiar varias decenas de galaxias distantes, un equipo internacional de astrónomos descubrió que esos objetos tenían, hace 6 mil millones de años, la misma cantidad de materia oscura en relación con las estrellas que la que tienen hoy en día. Si se confirma, esto sugiere una interrelación mucho más cercana entre la materia oscura y la normal que la que se suponía anteriormente. Los científicos descubrieron también que hasta 4 de cada 10 galaxias están fuera de balance. Estos resultados arrojan una nueva luz sobre cómo se han venido formando y evolucionando las galaxias desde que el universo tenía solamente la mitad de su edad actual.

ESO PR Foto 10a/06: Colisión entre galaxias (impresión artística) Los nuevos resultados obtenidos con el instrumento GIRAFFE en el VLT parecen demostrar que las colisiones y fusiones son importantes en la formación y evolución de las galaxias. Aquí se muestra la concepción artística de una de esas colisiones.

“Esto puede implicar que las colisiones y las fusiones son importantes en la formación y evolución de las galaxias”, dijo Francois Hammer, del Observatorio de París, Francia, y uno de los líderes del equipo (1).

Los científicos estaban interesados en descubrir cómo evolucionaron las galaxias que están lejos (y que por lo tanto son vistas cuando el universo eran más jóvenes) para llegar a ser como las más cercanas. En particular, querían estudiar la importancia de la materia oscura en las galaxias.

“La materia oscura, que compone aproximadamente el 25% del universo, es un nombre simple que describe algo que realmente no comprendemos”, dijo Héctor Flores, uno de los co-líderes. “Al observar cómo rota una galaxia, sabemos que debe estar presente la materia oscura, ya que de otro modo estas estructuras gigantescas se disolverían”.

En las galaxias cercanas, y en nuestra propia Vía Láctea ya que estamos, los astrónomos han descubierto que existe una relación entre la cantidad de materia oscura y las estrellas ordinarias: para cada kilogramo de material dentro de una estrella hay aproximadamente 30 kilogramos de materia oscura. ¿Pero se mantenía esta misma relación entre materia oscura y materia ordinaria para el pasado del universo?

ESO PR Foto 10b/06: Cartografiando las galaxias distantes (FLAMES-GIRAFFE/VLT)Tres ejemplos de resultados obtenidos con GIRAFFE en las galaxias distantes. En la primera columna, se muestran imágenes de galaxias obtenidas por el Telescopio Espacial Hubble. La segunda columna muestra el campo de velocidad deducido a partir de las observaciones GIRAFFE: las partes rojizas muestran material que se está alejando de nosotros con respecto a la velocidad media de la galaxia, mientras que las partes azules se mueven hacia nosotros. La escala en km/s se muestra a la derecha. La última columna es un mapa de la densidad de electrones por centímetro cúbico. El primer objeto corresponde a una galaxia que está formando estrellas a la frenética velocidad de 100 masas solares por año. El mapa de densidad de electrones permite a los astrónomos localizar la región de formación estelar como la zona negra hacia la izquierda. El segundo objeto es una galaxia que está claramente “fuera de balance” y que por lo tanto muestra un campo de velocidad que está perturbado. El tercer objeto parece mostrar un efluvio, materia que está siendo eyectada en dirección perpendicular al plano de la galaxia.

Esto requería medir la velocidad de las diferentes partes de las galaxias distantes, un experimento bastante complicado; de hecho, las mediciones previas fueron incapaces de sondear estas galaxias con el detalle suficiente, ya que tenían que seleccionar una única ranura, es decir, una única dirección, a través de la galaxia.

Las cosas cambiaron cuando estuvo disponible el espectrógrafo GIRAFFE (2), instalado ahora en la Unidad Telescopio Kueyen de 8,2 metros del Telescopio Muy Grande (VLT) de ESO en el Obervatorio Paranal (Chile).

En uno de sus modos, conocido como “espectroscopia 3-D” o “campo integrado”, este instrumento puede obtener espectros simultáneos de áreas más pequeñas de objetos extensos como galaxias o nebulosas. Para esto, se utilizan 15 manojos desplegables de fibras, las así llamadas Unidades de Campo Integral (IFUs) (ver, en inglés, ESO PR 01/02), para realizar mediciones meticulosas de las galaxias distantes. Cada IFU es un conjunto de lentes bi-dimensionales de última generación con una apertura de 3 x 2 arcosegundos² en el cielo. Es como el ojo de un insecto, con veinte micro-lentes unidas a fibras ópticas que dirigen la luz registrada en cada punto a la ranura de entrada del espectrógrafo.

ESO PR Foto 10c/06: La materia oscura y la masa estelar en galaxias distantes Relación entre la masa total del halo de galaxias distantes (incluyendo a la materia oscura) y la masa contenida en estrellas. Los triángulos rojos, los cuadrados verdes y los puntos azules representan cinemáticas complejas, rotaciones perturbadas y discos en rotación, respectivamente. Las líneas enteras y punteadas representan la relación válida para galaxias del universo local (según Conselice et al., 2005). Este diagrama muestra que toda la dispersión de la relación es causada por galaxias superpuestas con cinemáticas clasificadas ya sea como complejas o perturbadas. Considerando únicamente los discos rotatorios, es decir, las galaxias que puedan haber alcanzado el equilibrio, la relación en corrimientos al rojo moderados es similar (pendiente, punto cero y dispersión) a la del universo local.

“GIRAFFE en VLT de ESO es el único instrumento del mundo que puede analizar simultáneamente la luz proveniente de 15 galaxias que cubran un campo de visión casi tan grande como el de la Luna llena”, dijo Mathieu Puech, autor principal de uno de los artículos que presentaron los resultados (3). “Cada galaxia observada en este modo se divide en áreas continuas más pequeñas donde los espectros se obtienen al mismo tiempo”.

Los astrónomos utilizaron a GIRAFFE para medir los campos de velocidad de varias decenas de galaxias distantes, que llevaron al sorprendente descubrimiento de que hasta un 40% de las galaxias distantes estaban “fuera de balance” (sus movimientos internos estaban muy perturbados), signo posible de que todavía están mostrando los resultados de colisiones entre galaxias.

Cuando se limitaron únicamente a aquellas galaxias que han alcanzado aparentemente su equilibrio, los científicos descubrieron que la relación entre la materia oscura y el contenido estelar no parece haber evolucionado durante los últimos 6 mil millones de años.

Gracias a su exquisita resolución espectral, GIRAFFE permite también, por primera vez, estudiar la distribución de gas como función de su densidad en esas galaxias distantes. Los resultados más espectaculares revelan un posible efluvio de gas y energía impulsado por la intensa formación estelar dentro de la galaxia y una gigantesca región de gas muy caliente (región HII) en una galaxia en equilibrio que produce muchas estrellas.

“Una técnica de este tipo puede ser expandida para obtener mapas de muchas características físicas y químicas de galaxias distantes, lo que nos permitiría estudiar en detalle cómo acumularon su masa a lo largo de toda su vida”, dijo Francois Hammer. “En muchos aspectos, GIRAFFE y su modo de campo multi-integral nos da una primera noción que lo que se podrá conseguir con los futuros telescopios extremadamente grandes”.

NOTAS:

1).- El equipo está integrado por: François Hammer, Héctor Flores, Mathieu Puech, Chantal Balkowski (GEPI - Observatoire de Paris), Philippe Amram (LAM - Observatoire Astronomique Marseille-Provence), Göran Östlin (Stockholm Observatory), Thomas Marquart (Departamento de Astronomía y Física Espacial - Uppsala, Suecia) and Matthew D. Lehnert (MPE, Alemania).

2).- Este complejo y único instrumento permite obtener espectros de alta calidad de una gran variedad de objetos celestes, desde estrellas individuales en la Vía Láctea y otras galaxias cercanas, hasta galaxias muy distantes. Funciona por medio de múltiples fibras ópticas que guían la luz desde el plano focal del telescopio hasta la ranura de entrada del espectrógrafo. Allí, la luz es dispersada en sus diferentes colores. GIRAFFE y estas fibras son una parte integral de la instalación avanzada Espectrógrafo Multi-elemento de Gran Conjunto de Fibras (FLAMES) que también incluye al posicionador OzPoz y a un corrector de campo óptico. Es el resultado de una colaboración entre ESO, el Observatorio de Paris-Meudon, el Observatorio de Ginebra-Lausana y el Observatorio Anglo-Australiano (AAO). Más detalles (en inglés) están disponibles en ESO PR 01/02. El principio de este instrumento radica en el posicionamiento de un gran número de fibras ópticas en el plano focal del telescopio. Esto se hace de tal modo que cada una de ellas guíe la luz de un objeto celeste en particular hacia el espectrógrafo que registra simultáneamente los espectros de todos esos objetos. El tamaño del campo de visión disponible es de no menos de unos 25 arcominutos de lado, es decir, casi tan grande como la Luna llena. Las fibras individuales son movidas y posicionadas “sobre los objetos” del campo por medio del posicionador OzPoz. Véase también (en inglés) ESO PR 13/02.

3).- Estos resultados serán publicados en una serie de tres artículos de la importante revista de investigación Astronomy and Astrophysics:
”3D spectroscopy with VLT/GIRAFFE – I: The True Tully-Fisher Relationship at z~0.6” (Flores, H., Hammer, F., Puech, M. et al.);
“3D spectroscopy with VLT/GIRAFFE - II: Are Luminous Compact Galaxies merger remnants?" (Puech M., Hammer F., Flores H. et al.); y
”3D spectroscopy with VLT/GIRAFFE – III: Mapping electron densities in distant galaxies” (Flores, H., Hammer, & Lehnert, M.D.)

Contactos
François Hammer, Hector Flores, and Mathieu Puech
Observatoire de Paris, France
Phone: +33 (0)1 45 07 74 08, +33 (0)1 45 07 75 25, +33 (0)1 45 07 71 43
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VLT (Very Large Telescope) de ESO en Paranal, Chile.© ESO / Paranal

Traducido para Astroseti.org por
Heber Rizzo Baladán

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Web Site: ESO Press Release
Artículo: “The Cosmic Dance of Distant Galaxies”
Fecha: Marzo 16, 2006

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Enlace con el artículo original en inglés: AQUÍ.