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Cómo se forma una galaxia más grande que la Vía Láctea en menos tiempo que el Sistema Solar, y otras cuestiones de la segunda jornada de “Ciencia con el GTC”.

3 Dic. 2015

El primer día del congreso “Ciencia con el GTC”, que se está celebrando en Puebla (México), estuvo centrado en los resultados científicos logrados con OSIRIS, un instrumento óptico para realizar imagen y espectroscopía. Hoy, CanariCam, una cámara-espectrógrafo-polarímetro que opera en el infrarrojo medio, le ha disputado el protagonismo. Ambos están instalados en el Gran Telescopio CANARIAS (GTC). El GTC trabaja en el rango del óptico y el infrarrojo, y se encuentra en el Observatorio del Roque de los Muchachos (ORM), en la isla de La Palma (Islas Canarias).

La mañana empezó con resultados obtenidos con CanariCam. Christopher Wright (UNSW Canberra University of New South Wales) trabaja con objetos muy fríos: estrellas que estarían comenzando a formarse, mucho más jóvenes que el Sol. Estas estrellas, que están rodeadas por un envoltorio de polvo y gas, emiten radiación en el infrarrojo térmico (parecida a la que emitimos los seres humanos), y en cambio son invisibles en el óptico.  El instrumento CanariCam, del GTC, trabaja en el infrarrojo térmico, y por ello fue utilizado para su estudio y el de otros objetos astrofísicos que emiten a temperaturas similares. Además, explicó Wright, CanariCam es el único instrumento del mundo que también detecta polarización en este rango, lo que permite tomar imágenes de campos magnéticos que se encuentran alrededor de estas estrellas tan jóvenes. En estos campos, las partículas de polvo se alinean con las líneas del campo magnético, lo que permite obtener en última instancia información sobre los procesos de formación estelar.

Y de las estrellas se pasó a los planetas. Los planetas se forman a partir de los discos de polvo que se encuentran alrededor de estrellas. Conocer la composición de estos discos, y especialmente el tamaño de las partículas que los constituyen, es muy importante para los científicos, ya que de éste depende cómo se van agregar para constituir cuerpos de mayor tamaño. Observar esos objetos en el visible es difícil porque el disco es más de un billón de veces más débil que su estrella, y ésta lo “esconde”. Eric Pantin (Universidad de Florida, UF), que estudia estos procesos de formación de planetas, nos llevó a conocida Nebulosa de Orión. Allí los científicos observaron un disco de canto. Lo comparó con una hamburguesa, en la que se vería el pan pero no la carne (en el centro). Además está un poco inclinado, por lo que se distingue más la parte superior que la inferior. A partir de las imágenes tomadas, se dedujo el tamaño de las partículas en la superficie del disco: 10 micras, mil veces mayores que las del medio interestelar. Normalmente estas grandes partículas deberían hundirse hacia el centro (“la carne”), así que debe existir una “turbulencia”, que las “reflote” hacia la superficie. Estos resultados implican que ya ha empezado el proceso de agregación de partículas que dará lugar a un planeta. El estudio se hizo con el instrumento CanariCam que permite observar esos discos con gran resolución y que puede mirar a una longitud de onda de diez micras (infrarrojo medio). Esto no se podría observar en el visible, que es sensible a partículas de menos 0.1- 0.5 micras. En el mundo quedan sólo dos instrumentos de este tipo, CanariCam en el GTC y VISIR en el VLT (Very Large Telescope).  Se encuentran en dos hemisferios distintos, por lo que son complementarios.

De los planetas, a las galaxias. Los científicos piensan que cuando están agrupadas, evolucionan de una manera u otra dependiendo de la densidad del medio en el que se encuentran: forman más o menos estrellas, antes o después…  Las galaxias también pueden variar de forma. La evolución del Universo desde sus inicios es un proceso de ensamblaje jerárquico, cómo si de un puzzle en tres dimensiones se tratara. Miguel Sánchez-Portal (European Space Astronomy Centre, ESAC/ESA ISDEFE) estudia la evolución de las galaxias en cúmulos, cuyas propiedades, se piensa, cambian con el tiempo cósmico. Dicho de otro modo, las características de una agrupación de galaxias en un cúmulo distante (más cercano al origen del Universo) son distintas a las de otro más cercano, que está más ensamblado. Se quiere saber cómo ocurre esto. Un modo es conocer mejor la formación estelar, que se analiza observando líneas de emisión. Como son débiles y están lejos se necesita un telescopio muy grande que colecte mucha luz. Por ello, en el proyecto GLACE utilizan el GTC y OSIRIS, que Sánchez-Portal definió como “una máquina para observar galaxias que forman estrellas”. Han utilizado unas 120 horas de tiempo de observación de GTC para estudiar líneas de emisión en distintos cúmulos a diferentes distancias, cubriendo un campo grande del Universo (8 minutos de arco). El objetivo es ver cómo cambian las galaxias dentro de cada cúmulo dependiendo de la densidad local y el tiempo.

Para acabar esta pequeña muestra de la veintena de presentaciones que se realizaron hoy, hablar de un proyecto que comenzó como ESO-GTC Large program (210 horas de observación), y ha sido recientemente renovado como GTC Large program (240 horas de observación más). ¿Para qué tanto tiempo en un telescopio de más de diez metros de diámetro? Pablo Pérez-González (Universidad Complutense de Madrid, UCM) explicó que el proyecto SHARDS abarca ciencia de distinta naturaleza. La idea principal es conocer la evolución de galaxias, ello se haría  detectando y analizando desde las más lejanas que se pueden observar hasta las más cercanas. SHARDS toma datos de imagen (fotométricos) con OSIRIS en el óptico utilizando unos filtros de ancho medio que sólo existen en este instrumento. Estos filtros “ven” los objetos más lejanos y con el mayor detalle espectral posible, lo que permite distinguir los componentes de la galaxia, diferenciar entre estrellas jóvenes y viejas, medir la cantidad de polvo presente, discernir el tipo de gas, ionizado o no, etc. Entre otros resultados, SHARDS encontró galaxias “muertas” (sin formación estelar), más masivas que la Vía Láctea, de cuando el Universo era relativamente joven. Y determinó que estas galaxias se formaron en muy poco tiempo (200-400 millones de años), lo que no coincide con lo previsto por los modelos teóricos, que explican que las galaxias más masivas surgen a partir de otras más pequeñas. ¿Cómo se constituye una galaxia más grande que la Vía Láctea en un tiempo inferior al de la formación del sistema Solar, de 4.500 millones de años? Le quedan unas cuantas horas de tiempo de GTC para explicarlo.

Después de dos días dedicados a la Astrofísica, mañana le toca el turno a la Tecnología. Toda la ciencia de la que se ha hablado hasta ahora no hubiera sido posible sin ella.

El V Congreso Internacional “Ciencia con el GTC” está organizado por el Instituto Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica de México (INAOE) y el Instituto de Astronomía de la Universidad Nacional Autónoma de México (IA-UNAM). Participan el Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) y la Universidad de Florida (UF).

El GTC es el resultado de una colaboración internacional en la que están presentes España (IAC); México (IA-UNAM e INAOE) y Estados Unidos (UF).

 

Annia Domènech

 

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Contacto de prensa

Annia Domènech
annia@iac.es

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