Astrónomos detectan flúor más distante en una galaxia con formación estelar activa

4 Noviembre, 2021 / Tiempo de lectura: 10 minutes

Un nuevo descubrimiento ha esclarecido cómo el flúor, un elemento que se encuentra en nuestros huesos y dientes como fluoruro, se forja en el Universo. Utilizando el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), un equipo de astrónomos detectó este elemento en una galaxia tan lejana que su luz ha tardado más de 12.000 millones de años en llegar hasta nosotros. Es la primera vez que se detecta flúor en una galaxia de formación estelar activa tan distante.

“Todos conocemos el flúor, pues la pasta de dientes que usamos todos los días lo contiene”, dice Maximilien Franco de la Universidad de Hertfordshire en el Reino Unido, quien dirigió el nuevo estudio, publicado hoy en Nature Astronomy. Como la mayoría de los elementos que nos rodean, el flúor se crea dentro de estrellas, pero no sabíamos exactamente cómo se producía este elemento."¡Ni siquiera sabíamos qué tipo de estrellas producía la mayor parte del flúor en el Universo!".

Franco y sus colaboradores captaron flúor en forma de fluoruro de hidrógeno en grandes nubes de gas de la distante galaxia NGP-190387, que se observa tal cual era cuando el Universo tenía sólo 1.400 millones de años, cerca del 10% de su edad actual. Dado que las estrellas expulsan los elementos que forman en sus núcleos al final de sus vidas, esta detección implica que las estrellas que crearon flúor deben haber tenido un ciclo de vida y muerte muy rápidos.  

El equipo cree que las estrellas Wolf-Rayet, estrellas muy masivas que viven solo unos pocos millones de años, es decir un abrir y cerrar de ojos en la historia del Universo, son los lugares donde probablemente se produce el flúor. Sólo así se explican las cantidades de fluoruro de hidrógeno que detectó el equipo. Las estrellas Wolf-Rayet se habían sugerido anteriormente como posibles fuentes de flúor cósmico, pero los astrónomos no conocían hasta ahora su importancia en la producción de este elemento en el Universo temprano.

"Hemos demostrado que las estrellas Wolf-Rayet, que se encuentran entre las estrellas más masivas que se conocen y que pueden explotar violentamente al final de sus vidas, nos ayudan, en cierta forma, a mantener una buena salud dental" bromea Franco.
 
Además de estas estrellas, anteriormente se habían presentado otras hipótesis para explicar cómo se produce y expulsa el flúor. Por ejemplo, las pulsaciones de estrellas gigantes evolucionadas con masas un poco mayores a las de nuestro Sol, denominadas estrellas asintóticas AGB, por sus siglas en inglés. Pero el equipo cree que estas hipótesis, algunas de los cuales se manifiestan en miles de millones de años, no explican  totalmente la cantidad de flúor presente en NGP-190387.

“En esta galaxia, sólo en decenas o cientos de millones de años se alcanzó un nivel de flúor similar al que se encuentra en las estrellas de la Vía Láctea, que tiene 13.500 millones de años. Fue un resultado totalmente inesperado, dice Chiaki Kobayashi, profesor de la Universidad de Hertfordshire. “Nuestra medición agrega una nueva limitación acerca del origen del flúor, que se ha estudiado durante dos décadas”.

El descubrimiento en NGP-190387 representa una de las primeras detecciones de flúor más allá de la Vía Láctea y sus galaxias vecinas. Los astrónomos habían visto antes este elemento en cuásares distantes, objetos brillantes alimentados por agujeros negros supermasivos en el centro de algunas galaxias. Pero nunca antes se había observado este elemento en una galaxia con formación estelar activa en una etapa tan temprana del Universo.

La detección de flúor por parte del equipo fue un descubrimiento casual que se logró gracias al uso de observatorios espaciales y terrestres. NGP-190387, descubierto originalmente con el Observatorio Espacial Herschel de la Agencia Espacial Europea y luego observado con ALMA, en Chile, es extraordinariamente brillante para su distancia. Los datos de ALMA confirmaron que la excepcional luminosidad de esta galaxia distante se debe, en parte, a otra galaxia masiva conocida, que se sitúa entre ésta y la Tierra, muy cerca de la línea de visión. Esta galaxia masiva amplificó la luz observada por Franco y sus colaboradores, lo que les permitió detectar la tenue radiación emitida hace miles de millones de años por el flúor en NGP-190387.

Los estudios futuros de NGP-190387 con el Extremely Large Telescope, el nuevo proyecto emblemático de ESO, en construcción en Chile que comenzará a operar a finales de esta década, podrían revelar más secretos sobre esta galaxia. “ALMA es sensible a la radiación emitida por el polvo y el gas interestelar frío”, dice Chentao Yang, becario de ESO en Chile. "Con el ELT, podremos observar NGP-190387 a través de la luz directa de las estrellas, obteniendo información crucial sobre el contenido estelar de esta galaxia".

Información adicional

El comunicado de prensa original fue publicado por el Observatorio Europeo Austral (ESO, por su sigla en inglés), socio de ALMA en nombre de Europa.

El Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), una instalación astronómica internacional, es una asociación entre el Observatorio Europeo Austral (ESO), la Fundación Nacional de Ciencia de EE. UU. (NSF) y los Institutos Nacionales de Ciencias Naturales de Japón (NINS) en cooperación con la República de Chile. ALMA es financiado por ESO en representación de sus estados miembros, por NSF en cooperación con el Consejo Nacional de Investigaciones de Canadá (NRC) y el Ministerio de Ciencia y Tecnología de Taiwán (MOST), y por NINS en cooperación con la Academia Sinica (AS) de Taiwán y el Instituto de Ciencias Astronómicas y Espaciales de Corea del Sur (KASI).

La construcción y las operaciones de ALMA son conducidas por ESO en nombre de sus estados miembros; por el Observatorio Radioastronómico Nacional (NRAO), gestionado por Associated Universities, Inc. (AUI), en representación de Norteamérica; y por el Observatorio Astronómico Nacional de Japón (NAOJ) en nombre de Asia del Este. El Joint ALMA Observatory (JAO) tiene a su cargo la dirección general y la gestión de la construcción, así como la puesta en marcha y las operaciones de ALMA.

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