El agua es esencial para la vida, pero para los astrofísicos representa algo más. Los investigadores analizan el agua en las galaxias, su distribución y, en particular, sus cambios de estado de hielo a vapor, como marcadores importantes que indican áreas de mayor energía, en las que se forman agujeros negros y estrellas. En esencia, donde hay vapor de agua, algo importante está pasando.

Un nuevo estudio de SISSA ha revelado ahora la distribución del agua dentro de la galaxia J1135, que se encuentra a 12 000 millones de años luz de distancia y se formó cuando el Universo era un « adolescente », 1 800 millones de años después del Big Bang (ya objeto de un estudio anterior de SISSA). Este mapa de agua, con una resolución sin precedentes, es el primero que se obtiene para una galaxia tan remota y es el tema principal de un estudio publicado recientemente en « The Astrophysical Journal ». Los autores del estudio explican que el mapa puede ayudarnos a comprender los procesos físicos que tienen lugar dentro de J1135 y arrojar luz sobre la dinámica, aún parcialmente incierta, que rodea la formación de estrellas, agujeros negros y galaxias.

Estudiando galaxias: por qué el agua es tan importante

“El agua se puede encontrar no solo en la Tierra sino en cualquier parte del espacio, en diferentes estados. Por ejemplo, en forma de hielo, el agua se puede encontrar en las llamadas nubes moleculares, regiones densas de polvo y gas en las que nacen las estrellas”, explica Francesca Perrotta, autora principal del estudio realizado por el equipo de Astrofísica Teórica y Observacional de Galaxias (GOThA) de SISSA. « El agua actúa como un manto, cubriendo la superficie de los granos de polvo interestelar, que forman los componentes básicos de estas nubes moleculares y los principales catalizadores de la formación de moléculas en el espacio ». El Dr. Perrotta continúa: « A veces, algo rompe la quietud y la frialdad de estas nubes moleculares: el nacimiento de una estrella, que libera calor, o un agujero negro que comienza a acumular materia, emitiendo energía. La radiación de las estrellas y otras fuentes pueden calentar el agua helada, sublimándola en la fase gaseosa. A medida que el vapor de agua se enfría, emite luz en la parte infrarroja del espectro. Los astrofísicos pueden observar esta emisión de vapor de agua para mapear las regiones de la galaxia donde se produce la energía, brindándonos información sin precedentes sobre cómo se forman las galaxias ». Esta información puede luego combinarse con mapeos de otras moléculas como el monóxido de carbono (CO), que también se utilizan en el estudio de estos fenómenos.

Lentes gravitacionales: cómo los científicos estudiaron J1135

¿Cómo es posible estudiar una galaxia en un Universo tan joven y lejano? La respuesta es la lente gravitatoria, una técnica que permite observar cuerpos celestes remotos gracias a objetos espaciales de gran masa que se encuentran más cerca de la Tierra. Según los principios de la relatividad general, estos cuerpos en primer plano distorsionan la luz de fuentes que se sitúan detrás de los mismos objetos pero que están perfectamente alineadas con ellos, casi como una lente cósmica gigante que nos permite localizar y estudiar las galaxias, incluso las más remotas. La lente fue un factor clave en otro estudio reciente de SISSA dedicado al descubrimiento de J1135.

Cómo se forman las galaxias: aún queda mucho por descubrir

El Dr. Perrotta explica que este estudio es valioso en parte porque también amplía nuestro conocimiento en un área importante: « Todavía no está claro cómo se forman las galaxias. Hay al menos dos escenarios posibles, no necesariamente alternativos: uno ve la agregación de galaxias pequeñas para crear otras más grandes y el otro ve la formación de estrellas in situ. Estudios como el nuestro nos ayudan a comprender qué está sucediendo, específicamente en esa galaxia, pero también podemos deducir potencialmente información más genérica de eso ». Las observaciones futuras, similares a las ya realizadas por el Telescopio Espacial James Webb, el telescopio más grande jamás enviado al espacio, podrían revelar más información sobre J1135 y conducir a un mapeo más preciso de sus moléculas.