En cosmología física , una protogalaxia , que también podría llamarse " galaxia primigenia ", es una nube de gas que se está formando en una galaxia . Se cree que la tasa de formación de estrellas durante este período de evolución galáctica determinará si una galaxia es una galaxia espiral o elíptica ; una formación estelar más lenta tiende a producir una galaxia espiral. Los grupos más pequeños de gas en una protogalaxia se forman en estrellas .
El término "protogalaxia" en sí mismo se acepta generalmente como "Progenitores de las galaxias actuales (normales), en las primeras etapas de formación". Sin embargo, las "primeras etapas de formación" no es una frase claramente definida. Podría definirse como: "El primer gran estallido de formación estelar en un progenitor de una galaxia elíptica actual"; "La época de fusión máxima de halos oscuros de los fragmentos que se ensamblan para producir una galaxia promedio hoy"; "Un cuerpo todavía gaseoso antes de que haya tenido lugar cualquier formación estelar"; o "una región sobredensada de materia oscura en el universo muy temprano , destinada a quedar gravitacionalmente unida y colapsar". [1]
Formación
Desde el universo primitivo ...
Se cree que el universo primitivo comenzó con una distribución casi uniforme (cada partícula a la misma distancia de la siguiente) de materia y materia oscura. Luego, la materia oscura comenzó a agruparse bajo atracción gravitacional debido al espectro de perturbación de densidad inicial causado por fluctuaciones cuánticas . [1] Esto se deriva del principio de incertidumbre de Heisenberg que muestra que puede haber pequeños cambios temporales en la cantidad de energía en el espacio vacío. [ cita requerida ] Los pares de partículas / antipartículas pueden formarse a partir de esta energía a través de la equivalencia masa-energía , y la atracción gravitacional hace que otras partículas cercanas se muevan hacia ella, perturbando la distribución uniforme y creando un centro de gravedad, acercando las partículas cercanas. Cuando esto sucede en el tamaño actual del universo, es insignificante, pero el estado de estas pequeñas fluctuaciones cuando el universo comenzó a expandirse desde un solo punto dejó una impresión que aumentó a medida que el universo se expandió, lo que resultó en grandes áreas de mayor densidad. La gravedad de estos grupos más densos de materia oscura hizo que la materia cercana comenzara a caer en la región más densa. [2] Este tipo de proceso fue observado y analizado por Nilsson et al. en 2006. [3] [4] Esto resultó en la formación de nubes de gas, predominantemente hidrógeno , y las primeras estrellas comenzaron a formarse dentro de estas nubes. Estas nubes de gas y estrellas tempranas, muchas veces más pequeñas que nuestra galaxia, fueron las primeras protogalaxias. [5]
... a las galaxias actuales
La teoría establecida es que los grupos de pequeñas protogalaxias fueron atraídos por la gravedad y chocaron, lo que resultó en la formación de las galaxias "adultas" mucho más grandes que tenemos hoy. [5] Esto sigue el proceso de ensamblaje jerárquico, que es un proceso continuo en el que los cuerpos más grandes se forman continuamente a partir de la fusión de los más pequeños. [1] [6]
Propiedades
Composición
Dado que no había habido formación estelar previa para crear otros elementos, las protogalaxias habrían estado compuestas casi en su totalidad por hidrógeno y helio. El hidrógeno se uniría para formar moléculas de H 2 , con algunas excepciones. [7] Esto cambiaría a medida que comenzara la formación de estrellas y se produjeran más elementos a través del proceso de fusión nuclear .
Mecánica
Una vez que comienza a formarse una protogalaxia, todas las partículas unidas por su gravedad comienzan a caer libremente hacia ella. El tiempo necesario para que concluya esta caída libre se puede aproximar utilizando las ecuaciones de caída libre . La mayoría de las galaxias han completado esta etapa de caída libre para convertirse en galaxias elípticas o de disco estables, y los discos tardan más en formarse por completo. La formación de cúmulos de galaxias lleva mucho más tiempo y todavía está en curso. [1] Esta etapa es también donde las galaxias adquieren la mayor parte de su momento angular . Una protogalaxia adquiere esto debido a la influencia gravitacional de densos grupos vecinos en el universo temprano, y cuanto más lejos está el gas del centro, más giro obtiene. [8]
Luminosidad
La luminosidad de las protogalaxias proviene de dos fuentes. En primer lugar, está la radiación de la fusión nuclear de hidrógeno en helio en las primeras estrellas. Se cree que este primer estallido de formación de estrellas hizo que la luminosidad de una protogalaxia fuera comparable a la de una galaxia de estallido estelar actual o un quásar . La otra es la liberación del exceso de energía de enlace gravitacional . [1] La longitud de onda primaria que se espera de una protogalaxia es una variedad de UV llamada Lyman-alfa , que es la longitud de onda emitida por el gas hidrógeno cuando es ionizado por la radiación de una estrella. [1] [5]
Detección
Teóricamente, las protogalaxias todavía se pueden ver hoy en día, ya que la luz de los confines más lejanos del universo tarda mucho tiempo en llegar a la Tierra, en algunos lugares el tiempo suficiente para que las veamos en la etapa en la que están pobladas por protogalaxias. Ha habido muchos intentos de encontrar protogalaxias con telescopios en los últimos 30 años debido al valor de tal descubrimiento para confirmar cómo se forman las galaxias, pero la gran distancia que tendría que viajar cualquier luz para tener la edad suficiente para provenir de una protogalaxia. es muy grande. Esto, junto con el hecho de que la longitud de onda Lyman-alfa es absorbida con bastante facilidad por el polvo, hizo que algunos astrónomos pensaran que las protogalaxias pueden ser demasiado débiles para ser detectadas. [9]
En 1996, Yee et al. utilizando la Red Canadiense de Cosmología Observacional (CNOC). El objeto era una galaxia en forma de disco con un alto corrimiento al rojo con una luminosidad muy alta. [10] Más tarde se debatió que la increíble luminosidad fue causada por la lente gravitacional de un cúmulo galáctico en primer plano . [11]
En 2006, K. Nilsson et al. informó haber encontrado una "gota" que emite radiación UV alfa de Lyman. El análisis concluyó que se trataba de una nube gigante de gas hidrógeno que caía sobre un grupo de materia oscura en el universo temprano, creando una protogalaxia. [3] [4]
En 2007, Michael Rauch et al. [12] estaban usando el VLT para buscar una señal de gas intergaláctico, cuando detectaron docenas de objetos discretos que emitían grandes cantidades de radiación UV de tipo Lyman-alfa. Concluyeron que estos 27 objetos eran ejemplos de protogalaxias de hace 11 mil millones de años. [5]
Ver también
- Big Bang
- Formación y evolución de galaxias
Referencias
- ↑ a b c d e f Djorgovski, SG (2001). Enciclopedia de Astronomía y Astrofísica . 3 (1ª ed.). Dirac House, Temple Back, Bristol: Instituto de Publicaciones de Física, Grupo de Publicaciones de la Naturaleza. págs. 2159–2165. ISBN 978-0-333-75088-9.
- ^ Seagrave, Wyken (2012). Historia del Universo . Penny Press. Archivado desde el original el 28 de julio de 2014 . Consultado el 18 de julio de 2014 .
- ^ a b Nilsson, KK; et al. (Junio de 2006). "Una gota de Lyman-α en el campo GOODS South: evidencia de acreción de frío en un halo de materia oscura". Astronomía y Astrofísica . 452 (3): L23 – L26. arXiv : astro-ph / 0512396 . Bibcode : 2006A & A ... 452L..23N . doi : 10.1051 / 0004-6361: 200600025 . S2CID 14837456 .
- ^ a b "Se revela una gota rara: ¿Evidencia de que el gas hidrógeno caiga sobre un grupo de materia oscura?" . ScienceDaily.com . Consultado el 22 de julio de 2014 .
- ^ a b c d Johnston, Hamish (28 de noviembre de 2007). "Proto-galaxias punta fría materia oscura" . Physicsworld.com . Consultado el 18 de julio de 2014 .
- ^ Freeman, K; Larson, RC; Tinsley, B (1976). Galaxias: Sexto curso avanzado de la Sociedad Suiza de Astronomía y Astrofísica . Sauverny, Suiza: Observatorio de Ginebra . págs. 75–82.
- ^ Whalen, Daniel; et al. (16 de agosto de 2013). "La supernova que destruyó una protogalaxia: rápido enriquecimiento químico y crecimiento de agujero negro supermasivo". El diario astrofísico . 774 (1): 64. arXiv : 1305.6966 . Código Bibliográfico : 2013ApJ ... 774 ... 64W . doi : 10.1088 / 0004-637X / 774/1/64 . S2CID 59289675 .
- ^ Gilmore, Gerard; Wyse, Rosemary FG; Kuijken, Konrad (1989). Fenómenos evolutivos en galaxias (1ª ed.). Cambridge, Reino Unido: Cambridge University Press . pag. 194. ISBN 0-521-37193-7.
- ^ Bothun, Gregory D. "Protogalaxias" . Caltech.edu . Consultado el 18 de julio de 2014 .
- ^ Yee, HKC; et al. (Mayo de 1996). "Un candidato de proto-galaxia en z = 2,7 descubierto por su población estelar joven". Revista astronómica . 111 : 1783. arXiv : astro-ph / 9602121 . Código bibliográfico : 1996AJ .... 111.1783Y . doi : 10.1086 / 117916 . S2CID 1421568 .
- ^ Williams, LLR; Lewis, GF (agosto de 1996). "La protogalaxia gigante cB 58: ¿un artefacto de lente gravitacional?". Avisos mensuales de la Royal Astronomical Society . 281 (3): L35 – L39. arXiv : astro-ph / 9605062 . Código bibliográfico : 1996MNRAS.281L..35W . doi : 10.1093 / mnras / 281.3.l35 . S2CID 14392384 .
- ^ Rauch, Michael (julio de 2008). "Una población de débiles emisores de línea extendida y las galaxias anfitrionas de sistemas de absorción de QSO ópticamente gruesos". El diario astrofísico . 681 (2): 856–880. arXiv : 0711.1354 . Código Bibliográfico : 2008ApJ ... 681..856R . doi : 10.1086 / 525846 . S2CID 16974679 .
enlaces externos
- Revisión del universo: formación y evolución de la galaxia