Hace aproximadamente 13,8 mil millones de años, el universo nació en una explosión masiva que dio lugar a las primeras partículas subatómicas y las leyes de la física tal como las conocemos.
Aproximadamente 370.000 años después se formó el hidrógeno, el bloque de construcción de las estrellas, que fusionan hidrógeno y helio en su interior para crear todos los elementos más pesados. Si bien el hidrógeno sigue siendo el elemento más omnipresente del universo, puede ser difícil detectar nubes individuales de gas hidrógeno en el medio interestelar (ISM).
Esto dificulta la investigación de las primeras fases de la formación de estrellas, lo que ofrecería pistas sobre la evolución de las galaxias y el cosmos.
Un equipo internacional dirigido por astrónomos del Instituto de Astronomía Max Planck (MPIA) notó recientemente un filamento masivo de gas hidrógeno atómico en nuestra galaxia. Esta estructura, llamada ‘Maggie’, se encuentra a unos 55.000 años luz de distancia (al otro lado de la Vía Láctea) y es una de las estructuras más largas jamás observadas en nuestra galaxia.
El estudio que describe sus hallazgos apareció recientemente en la revista Astronomy & Astrophysics, fue dirigido por Jonas Syed, un Ph.D. estudiante en el MPIA. A él se unieron investigadores de la Universidad de Viena, el Centro Harvard-Smithsonian de Astrofísica (CfA), el Instituto Max Planck de Radioastronomía (MPIFR), la Universidad de Calgary, la Universität Heidelberg, el Centro de Astrofísica y Ciencias Planetarias, el Instituto Argelander de Astronomía , el Instituto Indio de Ciencia y el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA (JPL).
La investigación se basa en datos obtenidos por la encuesta de línea HI / OH / Recombination de la Vía Láctea (THOR), un programa de observación con base en Karl G. Jansky Very Large Array (VLA) en Nuevo México.
Utilizando las placas de radio de ondas centimétricas del VLA, este proyecto estudia la formación de nubes moleculares, la conversión de hidrógeno atómico en molecular, el campo magnético de la galaxia y otras cuestiones relacionadas con el ISM y la formación de estrellas.
El propósito final es determinar cómo los dos isótopos de hidrógeno más comunes convergen para crear densas nubes que se elevan a nuevas estrellas. Los isótopos incluyen hidrógeno atómico (H), compuesto por un protón, un electrón y sin neutrones, y el hidrógeno molecular (H2), o Deuterio, está compuesto por un protón, un neutrón y un electrón.
Solo este último se condensa en nubes relativamente compactas que desarrollarán regiones heladas donde eventualmente emergen nuevas estrellas.
El proceso de la transición del hidrógeno atómico a hidrógeno molecular aún se desconoce en gran medida, lo que hizo de este filamento extraordinariamente largo un hallazgo especialmente emocionante.
Mientras que las nubes de gas molecular más grandes conocidas miden típicamente alrededor de 800 años luz de longitud, Maggie mide 3.900 años luz de largo y 130 años luz de ancho. Como explicó Syed en un comunicado de prensa reciente de MPIA: “La ubicación de este filamento ha contribuido a este éxito. Todavía no sabemos exactamente cómo llegó allí. Pero el filamento se extiende unos 1600 años luz por debajo del plano de la Vía Láctea”.
El análisis del equipo mostró que la materia en el filamento tenía una velocidad media de 54 km/s-1 , que determinaron principalmente midiéndola contra la rotación del disco de la Vía Láctea. Esto significaba que la radiación a una longitud de onda de 21 cm (también conocida como la “línea de hidrógeno”) era visible contra el fondo cósmico, haciendo que la estructura fuera discernible.
“Las observaciones también nos permitieron determinar la velocidad del gas hidrógeno”, dijo Henrik Beuther, director de THOR y coautor del estudio. “Esto nos permitió mostrar que las velocidades a lo largo del filamento apenas difieren”.
A partir de esto, los investigadores concluyeron que Maggie es una estructura coherente. Estos hallazgos confirmaron las observaciones hechas un año antes por Juan D. Soler, astrofísico de la Universidad de Viena y coautor del artículo.
Cuando observó el filamento, lo nombró en honor al río más largo de su Colombia natal: el río Magdalena (en inglés: Margaret o “Maggie”). Si bien Maggie era reconocible en la evaluación anterior de Soler de los datos de THOR, solo el estudio actual prueba sin lugar a dudas que se trata de una estructura coherente.
Basado en datos publicados anteriormente, el equipo también estimó que Maggie contiene un 8% de hidrógeno molecular en una fracción de masa.
En una inspección más cercana, el equipo notó que el gas converge en varios puntos a lo largo del filamento, lo que los llevó a concluir que el gas hidrógeno se acumula en grandes nubes en esos lugares. Además, especulan que el gas atómico se condensará gradualmente en una forma molecular en esos entornos.
“Sin embargo, quedan muchas preguntas sin respuesta”, agregó Syed. “Los datos adicionales, que esperamos nos den más pistas sobre la fracción de gas molecular, ya están esperando ser analizados”.
Afortunadamente, pronto entrarán en funcionamiento varios observatorios espaciales y terrestres, telescopios que estarán equipados para estudiar estos filamentos en el futuro. Estos incluyen el Telescopio Espacial James Webb (JWST) y estudios de radio como Square Kilometer Array (SKA), que nos permitirán ver el período más temprano del Universo (” Cosmic Dawn “) y las primeras estrellas en nuestro Universo.
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