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# Física # Astrofísica de Galaxias

Revelando la Formación de Estrellas Ocultas por el Polvo en el Universo

Los científicos descubren galaxias ocultas y su formación estelar durante la Época de Reionización.

Fengwu Sun, Feige Wang, Jinyi Yang, Jaclyn B. Champagne, Roberto Decarli, Xiaohui Fan, Eduardo Bañados, Zheng Cai, Luis Colina, Eiichi Egami, Joseph F. Hennawi, Xiangyu Jin, Hyunsung D. Jun, Yana Khusanova, Mingyu Li, Zihao Li, Xiaojing Lin, Weizhe Liu, Romain A. Meyer, Maria A. Pudoka, George H. Rieke, Yue Shen, Wei Leong Tee, Bram Venemans, Fabian Walter, Yunjing Wu, Huanian Zhang, Siwei Zou

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En la inmensidad del espacio, las estrellas están naciendo en guarderías cósmicas, pero muchas de estas regiones formadoras de estrellas están ocultas por el polvo. Este polvo puede oscurecer nuestra vista y hacer que sea un desafío estudiar estas galaxias. Los recientes avances en tecnología de observación permiten a los científicos arrojar luz sobre estas galaxias distantes y medir sus tasas de formación estelar. Este artículo explorará los misterios de la formación estelar oculta por polvo durante un período conocido como la Época de Reionización.

¿Qué es la Formación Estelar Oculta por Polvo?

La formación estelar polvorienta ocurre cuando se forman nuevas estrellas en regiones llenas de gas y polvo. Aunque este proceso es fascinante, el polvo dificulta ver estas galaxias con telescopios ópticos estándar. Como resultado, los científicos usan observaciones en infrarrojo y milimétricas para detectar estas regiones ocultas de formación estelar.

La Época de Reionización

La Época de Reionización es un período emocionante en la historia cósmica, que ocurrió aproximadamente entre 10 millones y 1 mil millones de años después del Big Bang. Durante este tiempo, el universo pasó de un estado oscuro y denso a uno lleno de luz de las primeras estrellas y galaxias. Entender esta era nos ayuda a descubrir cómo evolucionaron las galaxias y cómo se formaron las estrellas.

El Papel de los Telescopios Avanzados

Para tener una imagen más clara de estas galaxias polvorientas, los científicos utilizan telescopios avanzados como el Telescopio Espacial James Webb (JWST) y el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA). JWST se especializa en observaciones infrarrojas, mientras que ALMA se enfoca en ondas milimétricas, permitiendo a los astrónomos ver a través del polvo y descubrir características ocultas de estas galaxias.

La Encuesta: Buscando Galaxias Polvorientas

En una encuesta reciente, los científicos se enfocaron en 25 cuásares brillantes, usando tanto JWST como ALMA para buscar galaxias formadoras de estrellas polvorientas (DSFGs). Medieron la densidad de la tasa de formación estelar cósmica (SFRD) para cuantificar la tasa a la que se están formando estrellas en estas regiones. Notablemente, los investigadores descubrieron un total de ocho DSFGs, algunas de las cuales fueron identificadas gracias a la detección de líneas de emisión específicas.

Espectroscopia: El Decodificador Secreto

Para entender de qué están hechas estas galaxias y sus tasas de formación estelar, los investigadores realizaron espectroscopia. La espectroscopia es una técnica que analiza cómo la luz interactúa con la materia, revelando los elementos presentes en galaxias distantes. Al examinar la luz de las DSFGs, los científicos pueden desbloquear información sobre su composición y actividad.

Los Hallazgos: Tasas de Formación Estelar y Densidad Cósmica

La encuesta arrojó resultados fascinantes, indicando que una porción significativa de la formación estelar cósmica durante esta era está oculta por polvo. De hecho, se determinó que aproximadamente el 96% de la formación estelar en las DSFGs estudiadas está oscurecida. Esto revela que muchas galaxias son fábricas de estrellas activas pero permanecen ocultas a las observaciones estándar.

En cuanto a la densidad cósmica de estas regiones formadoras de estrellas, se encontró que es mucho más alta que las estimaciones anteriores, mostrando que nuestra comprensión de la evolución cósmica también está evolucionando.

La Función de Luminosidad Infrarroja Lejana

Uno de los resultados clave de la encuesta fue la determinación de la función de luminosidad infrarroja lejana (IRLF) en el corrimiento al rojo de las galaxias estudiadas. Esta función describe la distribución de luminosidades de las galaxias que emiten infrarrojo y proporciona información sobre cuántas galaxias existen a varios niveles de brillo. Los resultados mostraron un efecto de aplanamiento hacia el extremo débil de la función de luminosidad, lo cual es crucial para entender los procesos subyacentes de la formación de galaxias.

El Impacto de la Varianza Cósmica

La encuesta tuvo en cuenta los posibles desafíos que plantea la varianza cósmica. La varianza cósmica se refiere a las fluctuaciones estadísticas en la distribución de galaxias en el universo, lo que puede afectar los resultados. Sin embargo, al observar múltiples líneas de visión a través de diferentes cuásares, los investigadores minimizaron este impacto, llevando a conclusiones más confiables.

Mirando Hacia Adelante: La Necesidad de Futuras Observaciones

Si bien los hallazgos son prometedores, aún persiste la incertidumbre, particularmente en cuanto a cuán bien los modelos reflejan las condiciones reales en el universo. Futuras observaciones con JWST y ALMA serán críticas para refinar estos modelos. En última instancia, más datos ayudarán a los científicos a comprender mejor el papel del polvo y su influencia en la evolución de las galaxias.

Conclusión

El estudio de la formación estelar oculta por polvo en el universo temprano es como armar un rompecabezas cósmico. Con cada nuevo descubrimiento, obtenemos una imagen más clara de cómo se forman y evolucionan las galaxias. Estos hallazgos subrayan la importancia de utilizar telescopios avanzados para sondear las profundidades del espacio, revelando las maravillas ocultas del universo. A medida que seguimos explorando la Época de Reionización, solo podemos imaginar los misterios que quedan por descubrir. Y quién sabe, ¡quizás un día veamos una galaxia polvorienta sirviendo un latte cósmico mientras sus estrellas se forman!

Fuente original

Título: A SPectroscopic survey of biased halos In the Reionization Era (ASPIRE): Spectroscopically Complete Census of Obscured Cosmic Star Formation Rate Density at $z=4-6$

Resumen: We present a stringent measurement of the dust-obscured star-formation rate density (SFRD) at $z=4-6$ from the ASPIRE JWST Cycle-1 medium and ALMA Cycle-9 large program. We obtained JWST/NIRCam grism spectroscopy and ALMA 1.2-mm continuum map along 25 independent quasar sightlines, covering a total survey area of $\sim$35 arcmin$^2$ where we search for dusty star-forming galaxies (DSFGs) at $z = 0 - 7$. We identify eight DSFGs in seven fields at $z=4-6$ through the detection of H$\alpha$ or [O III] $\lambda$5008 lines, including fainter lines such as H$\beta$, [O III] $\lambda$4960, [N II] $\lambda$6585, [S II] $\lambda\lambda$6718,6733 for six sources. With this spectroscopically complete DSFG sample at $z=4-6$ and negligible impact from cosmic variance (shot noise), we measure the infrared luminosity function (IRLF) down to $L_\mathrm{IR} \sim 2\times10^{11}$ $L_\odot$. We find flattening of IRLF at $z=4-6$ towards the faint end (power-law slope $\alpha = 0.59_{-0.45}^{+0.39}$). We determine the dust-obscured cosmic SFRD at this epoch as $\log[\rho_\mathrm{SFR,IR} / (\mathrm{M}_\odot\,\mathrm{yr}^{-1}\,\mathrm{Mpc}^{-3})] = -1.52_{-0.13}^{+0.14}$. This is significantly higher than previous determination using ALMA data in the Hubble Ultra Deep Field, which is void of DSFGs at $z=4-6$ because of strong cosmic variance (shot noise). We conclude that the majority ($66\pm7$%) of cosmic star formation at $z \sim 5$ is still obscured by dust. We also discuss the uncertainty of SFRD propagated from far-IR spectral energy distribution and IRLF at the bright end, which will need to be resolved with future ALMA and JWST observations.

Autores: Fengwu Sun, Feige Wang, Jinyi Yang, Jaclyn B. Champagne, Roberto Decarli, Xiaohui Fan, Eduardo Bañados, Zheng Cai, Luis Colina, Eiichi Egami, Joseph F. Hennawi, Xiangyu Jin, Hyunsung D. Jun, Yana Khusanova, Mingyu Li, Zihao Li, Xiaojing Lin, Weizhe Liu, Romain A. Meyer, Maria A. Pudoka, George H. Rieke, Yue Shen, Wei Leong Tee, Bram Venemans, Fabian Walter, Yunjing Wu, Huanian Zhang, Siwei Zou

Última actualización: 2024-12-09 00:00:00

Idioma: English

Fuente URL: https://arxiv.org/abs/2412.06894

Fuente PDF: https://arxiv.org/pdf/2412.06894

Licencia: https://creativecommons.org/publicdomain/zero/1.0/

Cambios: Este resumen se ha elaborado con la ayuda de AI y puede contener imprecisiones. Para obtener información precisa, consulte los documentos originales enlazados aquí.

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