Para ver cómo crecen las galaxias, se amplió el cielo nocturno y se capturaron explosiones cósmicas.

En toda Australia, los astrónomos están utilizando técnicas sofisticadas para capturar el cielo nocturno, con la esperanza de abordar eventualmente algunas de nuestras preguntas más importantes sobre el universo.

A medida que nuestros colegas y nosotros nos adentramos en el universo en busca de erupciones cósmicas, nuestras observaciones están ayudando a arrojar luz sobre misterios antiguos y dar paso a caminos de investigación completamente nuevos.

Explosiones cósmicas llenan el cielo

El programa Deeper, Wider, Faster (DWF) de Swinburne, en el que uno de nosotros (Sarah Webb) trabajó durante su doctorado, se desarrolló para buscar las explosiones más rápidas y enigmáticas del universo.

Pero para comprender las causas de las erupciones cósmicas, debemos “mirar” estos eventos con múltiples ojos, a través de diferentes telescopios alrededor del mundo. Hoy lo llevaremos de viaje utilizando datos de uno de estos telescopios, el Blanco 4m, en el Observatorio Interamericano Cerro Tololo en Chile.

Telescopio Blanco de 4 metros en Chile. Este telescopio tiene una cámara oscura conectada a él. Rebecca Allen

Primero, las más de 60 imágenes individuales del campo de visión de este telescopio se combinan en un mosaico. Dentro de ellos vemos miles de fuentes brillantes.

Este es un ejemplo de datos de cámara de energía oscura capturados por el software DWF. Esta imagen es una gran parte del cielo. Sarah Webb

Estas imágenes se transmiten a través del Océano Pacífico para ser procesadas en la supercomputadora Swinburne OzStar, que es más poderosa que 10,000 computadoras portátiles y puede manejar miles de trabajos diferentes simultáneamente.

Una vez que se cargan las imágenes, se dividen en partes más pequeñas. Ahí es cuando comenzamos a ver los detalles.

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Aquí se muestran algunas de las galaxias visibles dentro de piezas más pequeñas de datos enviados al programa Blanco 4m DWF. Sarah Webb

Pero las galaxias de arriba, por asombrosas que sean, todavía no son lo que estamos buscando. Queremos capturar nuevas “fuentes” de estrellas moribundas y explosiones cósmicas, que podemos identificar haciendo que nuestras computadoras busquen luz en lugares previamente desconocidos.

La fuente puede ser muchas cosas diferentes, incluida una estrella brillante, una estrella moribunda o un asteroide. Para averiguarlo tenemos que recopilar información continua sobre su brillo y las diferentes longitudes de onda de la luz que emite, como radio, rayos X, rayos gamma, etc.

A la izquierda hay una imagen antigua de un parche de cielo y a la derecha hay una imagen actualizada con una nueva fuente que acaba de suceder. Lo más probable es que se trate de una estrella o asteroide brillante. Sarah Webb

Una vez que se identifica la fuente, monitoreamos los cambios en su brillo durante las próximas horas y días. Si creemos que pueden representar explosiones cósmicas raras, estamos operando otros telescopios para recopilar datos adicionales.

Mira fijamente al pasado distante

Las galaxias son enormes colecciones de estrellas, gas, polvo y materia oscura. Varían en forma, tamaño y color, pero los dos tipos principales que vemos en el universo de hoy son los caracoles ovalados azules y rojos. Pero, ¿cómo se forman? ¿Por qué existen diferentes tipos?

Los astrónomos saben que las formas y colores de una galaxia están vinculados a su evolución, pero todavía están tratando de descubrir las formas y colores exactos asociados con rutas de crecimiento específicas.

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Creemos que las galaxias crecen en tamaño y masa a través de dos canales principales. Producen estrellas cuando grandes nubes de hidrógeno colapsan bajo la influencia de la gravedad. A medida que más gas se convierte en estrellas, su tamaño aumenta.

Gracias a la tecnología espacial como el telescopio espacial Hubble y los potentes telescopios de la Tierra, los astrónomos ahora pueden mirar hacia atrás en el tiempo para estudiar el crecimiento de las galaxias a lo largo de la historia del universo.

Esto es posible porque cuanto más lejos esté una galaxia, más viajará su luz para alcanzarnos. Dado que la velocidad de la luz es constante, podemos determinar cuándo se emitió la luz, siempre que sepamos la distancia entre la galaxia y la Tierra (lo que se denomina “desplazamiento al rojo”).

Medí este crecimiento como parte de mi doctorado, tomando fotografías de galaxias encontradas en diferentes corrimientos al rojo hace mucho tiempo, cuando el universo tenía solo mil millones de años, y comparando sus tamaños.

Se observó una selección de galaxias distantes en mi estudio del crecimiento galáctico a lo largo del tiempo. Estos se ven muy diferentes de las galaxias cercanas. Rebecca Allen

Cuando las galaxias se fusionan

Al mirar alrededor del universo de hoy, vemos principalmente galaxias agrupadas. Los astrónomos creen que la naturaleza del océano o el medio ambiente de una galaxia puede influir en sus trayectorias de crecimiento, de forma similar a cómo las personas en las grandes ciudades pueden acceder a más recursos que en las zonas rurales.

Cuando muchas galaxias se agrupan, pueden interactuar. Esta interacción puede desencadenar explosiones de formación de estrellas dentro de una galaxia determinada.

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Sin embargo, este brote de crecimiento puede ser de corta duración, ya que el gas y las estrellas pueden ser eliminados por la interacción gravitacional entre múltiples galaxias, limitando así la formación y el crecimiento de estrellas en una sola galaxia en el futuro.

Esta imagen fue tomada con el telescopio espacial Hubble. Muestra un grupo de galaxias espirales, que los astrónomos pueden identificar claramente debido a la alta resolución de la imagen. Rebecca Allen

Pero incluso si una galaxia no puede formar estrellas, aún puede crecer fusionándose con galaxias más pequeñas o consumiéndolas. Por ejemplo, la Vía Láctea consumirá algún día las Nubes de Magallanes más pequeñas, que son galaxias enanas. También algún día se fusionará con la galaxia de Andrómeda, un poco más grande, para formar una galaxia gigante.

Sin embargo, aunque se han realizado muchos estudios sobre la evolución de las galaxias, todavía no podemos decir que se hayan respondido todas nuestras preguntas.

Se necesitaron miles de millones de años para que se formaran los cúmulos de galaxias que observamos hoy. Pero si los astrónomos pueden aprovechar la última tecnología y mirar más lejos que nunca, esperamos obtener pistas sobre cómo el entorno de una galaxia afecta su crecimiento.

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