| Curso:
GALAXIAS A ALTO CORRIMIENTO AL ROJO EN EL HDF Y EN OTROS ESTUDIOS
Prof. Mark E. Dickinson
Instituto Científico del Telescopio
Espacial (STScI)
EEUU
Imagen del HDF sur,
combinación de imágenes obtenidas con los instrumentos NICMOS y STIS
Los estudios sistemáticos de
corrimiento al rojo (z) realizados en amplias muestras de galaxias están dando como
resultado un panorama cada vez más completo de la evolución de las galaxias a alto
corrimiento al rojo, es decir, en las épocas más jóvenes del Universo, y a ello ha
contribuido claramente el análisis de los datos del Hubble Deep Field (HDF). Las
imágenes del HDF han llegado en un momento de enormes avances en el estudio de la
evolución de las galaxias en la historia del cosmos, proporcionando una visión profunda
del Universo lejano.Todo parece indicar que las galaxias más grandes y masivas ya se
habían formado a z=0,8, pero, ¿son las galaxias a z=0 muy diferentes de lo que eran a
z=3? ¿Ha completado el HDF el censo de la población de galaxias del Universo? El Prof.
Mark Dickinson, del Instituto Científico del Telescopio Espacial, contesta en esta
entrevista a preguntas como éstas y comenta los resultados del HDF a alto corrimiento al
rojo.
El "Hubble Deep Field"
nos ha permitido observar directamente cómo eran las galaxias cuando el Universo cuando
tenía una edad mucho más joven que la actual. ¿Hay mucha diferencia entre galaxias con
z=3 y galaxias del Universo local?
"Existen diferencias y similitudes
interesantes. Las galaxias que observamos a z=3 tienen una densidad espacial comparable a
la que tienen hoy las galaxias L* y, lo que es más interesante, parecen aglutinarse con
una intensidad de correlación comparable a la que presentan las galaxias brillantes a
nivel local. Encontramos tantos ‘muros’ de estructura a gran escala a z=3 como
los que encontramos a z=0 y una longitud de correlación similar. Por otro lado, los
tamaños y la morfología de las galaxias difieren mucho de las que presentan hoy las
galaxias L*: son más pequeñas y no encontramos formas que encajen exactamente dentro de
la clasificación clásica de Hubble de galaxias espirales y elípticas. También están
formando estrellas más rápidamente de lo que lo hacen hoy las galaxias brillantes
típicas. Sus propiedades espectrales son en muchos aspectos similares a las de las
galaxias actuales con brotes de formación estelar. Su agrupamiento nos hace pensar que
son los predecesores de las galaxias masivas actuales, pero el recorrido evolutivo andado
desde z=3 hasta z=0 aún no está claro."
El hecho de que las propiedades de las
galaxias varíen con el corrimiento al rojo supone un fuerte apoyo al origen cosmológico
del corrimiento al rojo y a la cosmología del Big Bang frente a los modelos cosmológicos
no estándares como el modelo del Estado Estacionario propuesto por Fred Hoyle. A qué
valor del corrimiento al rojo se rompe la homogeneidad del Universo, es decir, cuánto
tenemos que retroceder en el tiempo para encontrar un Universo en el que las propiedades
de las galaxias eran claramente distintas a las que observamos actualmente?
"A z=1, cuando el Universo
tenía entre la mitad y un tercio de su edad actual, la población de galaxias era muy
distinta a la que es hoy, con una razón global de formación estelar mucho mayor que la
actual y con muchas más galaxias luminosas irregulares. Tenemos pruebas razonablemente
buenas de la existencia de evolución incluso para los últimos miles de millones de años
de la historia cósmica, como para z=0,3 o z=0,4, el efecto Butcher-Oemler para cúmulos
de galaxias, la mayor abundancia de galaxias azules, con formación estelar y con
evolución aparentemente rápida en la población de galaxias infrarrojas ultraluminosas.
Al mismo tiempo, en z=1 encontramos espirales gigantes y elípticas de la secuencia de
Hubble ‘clásica’ en el Universo, muy similares a las que observamos hoy a
nuestro alrededor."
Tras el éxito del HDF ¿Qué
descubrimientos se espera obtener con el HST en el campo de la formación y evolución de
galaxias? ¿Cuál es el límite del HST? ¿Qué aportará el NGST?
"Actualmente tenemos buenas
imágenes del universo lejano y un censo parcial de su población de galaxias, pero
nuestro conocimiento de la formación y evolución de esas galaxias es aún rudimentario.
El trabajo está ahora en ‘unir los puntos’, es decir, trazar conexiones
evolutivas entre las poblaciones de galaxias que observamos en las distintas épocas. Gran
parte de este trabajo saldrá de grandes mapeados realizados desde tierra, especialmente
los que nos permitan conectar la masa con la luz, por ejemplo, mediante medidas de la
cinemática de las galaxias a alto corrimiento al rojo o el estudio del agrupamiento de
las galaxias y su evolución. El HST seguirá desempeñando una importante función, en
particular mediante los mapeados extensos que se realizarán cuando se instale la Advanced
Camera for Surveys, en el año 2000. Cabe esperar avances significativos en los
estudios submilimétricos y en el infrarrojo medio de galaxias distantes, tanto desde el
espacio (STIRF y, en el futuro, NGST) y con telescopios milimétricos terrestres (SCUBA en
el JCMT actualmente y el MMA/LSA en el futuro). Podemos esperar que el NGST nos deporte
enormes avances en nuestra capacidad de estudiar las propiedades espectrales y
cinemáticas de galaxias con z=5 y que nos permita observar los primeros objetos con
formación estelar del Universo a corrimientos al rojo sustancialmente mayores, siempre y
cuando no estén ocultos por polvo."
A lo largo de la década pasada se ha
ido acumulando una ingente cantidad de información sobre galaxias lejanas. En su
opinión, encaja la imagen que se está obteniendo de la formación de galaxias en la
cosmología de la CDM? ¿Necesitamos una nueva cosmología o podemos adaptar la CDM para
que encaje en los nuevos datos?
"En este momento el paradigma básico de la
cosmología del Big Bang y la formación de estructura por agrupamiento jerárquico (CDM o
alguna variante de esta teoría) parece tener mucha fuerza. La formación de galaxias es
probablemente mucho más compleja de lo previsto hasta ahora en los modelos del tipo CDM y
muchos de los detalles tendrán probablemente que modificarse (o, al menos, habrá que
incorporar en el futuro una Física nueva), pero también hay muchos resultados que
confirman este panorama básico. En particular, los datos existentes sobre el agrupamiento
de galaxias a z=3 concuerda perfectamente con la imagen básica de la formación de
galaxias sesgada de los modelos jerárquicos."
PERFIL
Nacido el 24 de noviembre de
1962 en Connecticut (EEUU), MARK EVERETT DICKINSON se doctoró en Astronomía por la
Universidad de California en Berkeley en 1994, con un trabajo sobre "El entorno de
cúmulos de radiogalaxias lejanas" dirigido por Hyron Spinrad.
Desde entonces ha trabajado para la
Universidad de Johns Hopkins y para el Instituto del Telescopio Espacial, del que es desde
1998 assistant astronomer.
Sus intereses científicos se centran
en la Astronomía observacional en el visible, el infrarrojo y rayos X. Trabaja también
en objetos a alto corrimiento al rojo, cúmulos de galaxias, estructura a gran escala,
sistemas de líneas de absorción QSO, radiogalaxias, evolución de galaxias y cosmología
observacional. |
