Investigador Asociado al CATA liderará dos proyectos de ALMA

Manuel Aravena fue galardonado con dos ALMA Large Programs, donde participará como Co-Investigador Principal de los proyectos PHOENIX y HIDING in the HUDF.

Manuel Aravena, Investigador Asociado del Centro de Astrofísica y Tecnologías Afines (CATA) y académico de la Universidad Diego Portales, fue seleccionado como co-Investigador Principal de dos ambiciosos programas de observación de gran escala del radiotelescopio ALMA: PHOENIX y HIDING in the HUDF. Ambos buscan responder preguntas clave sobre la formación y evolución de las galaxias, desde el amanecer cósmico hasta la época de mayor actividad estelar del Universo.

PHOENIX

PHOENIX es un programa para estudiar las primeras galaxias y las más distantes descubiertas a la fecha (redshifts z=8-14), donde también participan los Investigadores CATA, Rodrigo Herrera-Camus (UdeC) y Jorge González (PUC).

El programa busca abrir una ventana inédita al nacimiento de las primeras galaxias, buscando responder tres preguntas fundamentales: ¿Cuánta formación estelar está oculta por el polvo?, ¿Cuándo y cómo aparece el polvo en el Universo temprano? y ¿Qué condiciones físicas tiene el gas que alimenta este crecimiento?

“A partir de estas preguntas queremos saber cuánta formación de estrellas está escondida por el polvo, para tener el primer ‘conteo total’ fiable de la actividad estelar en estas galaxias tan jóvenes. También nos interesa descubrir cuándo y cómo aparece el polvo en el Universo: si lo fabrica con la explosión de estrellas (supernovas) o si los granos de polvo crecen muy rápido dentro del gas. Y, por último, queremos saber las propiedades de su gas, midiendo densidad, temperatura y composición con ALMA y JWST juntos”, comenta Manuel Aravena.

PHOENIX observará una muestra representativa de alrededor de 15 galaxias muy lejanas, cuando el universo tenía entre 300 y 650 millones de años (apenas un 2–5 % de su edad actual). “El objetivo es pasar de casos aislados a conclusiones sólidas, y buscar movimientos del gas, posibles vientos y emisión extendida apilando señales débiles”, agrega el también investigador del Núcleo Milenio MINGAL.

Por tratarse de un programa de gran escala recientemente adjudicado, PHOENIX aún no tiene resultados propios. Sin embargo, Aravena resalta lo nuevo del campo. “ALMA ya alcanzó el frente de z>10 con detecciones de oxígeno ionizado en algunas galaxias descubiertas por JWST, pero las muestras siguen siendo pequeñas. PHOENIX busca multiplicarlas por cuatro y entregar un conjunto de datos de referencia para esta era temprana”, revela.

HIDING in the HUDF

El segundo proyecto, en el cual también es co-investigador principal Jorge González (PUC), se centrará en el Campo Ultra Profundo del Hubble (HUDF), la región del cielo más estudiada por telescopios espaciales y terrestres. Este trabajo busca obtener imágenes en alta resolución de galaxias en el “mediodía cósmico” en esta zona.

¿Qué es el “mediodía cósmico”? En palabras del Investigador CATA, se describe como “la época del Universo en que las galaxias formaban estrellas a mayor velocidad, hace unos 10–11 mil millones de años (redshift z≈1–3)”.

En el HUDF, ya existen mapas profundos de estrellas y zonas de formación estelar, pero aún falta ver con igual detalle el gas y el polvo frío, que son el “combustible” que permite crear nuevas estrellas.

“HIDING obtendrá imágenes de ALMA con resolución muy fina. Con esa nitidez podremos separar mejor el efecto del polvo del envejecimiento de las estrellas, medir dónde realmente se está formando estrella por unidad de área y trazar la forma y tamaño del gas y polvo dentro de cada galaxia”, explica Aravena.

Si bien ya existen observaciones previas de ALMA en esta región, ninguna combina la sensibilidad y resolución que permitirá HIDING. “Desde el espacio, el JWST ya nos dio mapas increíbles de estrellas y regiones de formación estelar, justamente eso muestra que ahora la pieza que falta del puzzle es el polvo y gas frío a la misma resolución”, añade el Investigador CATA.

Así, con el nuevo tiempo en ALMA, los datos ofrecerán “mapas HD” del combustible en decenas de galaxias típicas del mediodía cósmico, resolviendo estructuras a escala de barrios dentro de cada galaxia. “Vamos a aprender acerca de los tamaños y formas del gas y polvo, saber si están extendidos o concentrados en el centro y cómo se relacionan con las zonas donde nacen estrellas. En otras palabras, vamos a ver el combustible de las galaxias con la misma nitidez con que ya vemos sus estrellas. Eso cierra el círculo y nos cuenta cómo crecieron las galaxias en la época más intensa del universo”, concluye el académico UDP.