Una lente cósmica revela la química de una galaxia lejana exprés
Una enorme lupa de gravedad amplificó una galaxia lejana y los astrónomos se asomaron a su cocina química. El telescopio ALMA, en el desierto chileno, estrenó un receptor que capta ondas de radio con frecuencias de 67 a 116 gigahercios, como si una radio por fin aprendiera a sintonizar toda una gama de emisoras a la vez. Al apuntarlo hacia la galaxia SPT-S J002706-5007.4, cuya luz ha viajado casi 12 mil millones de años, los científicos vieron por primera vez la emisión de moléculas que antes se les escapaban.
Entre las novedades están el monóxido de carbono (CO) y el ácido cianhídrico (HNC). Sus señales indicaron que en la galaxia hay nubes de gas densas y calientes, bañadas por la dura radiación ultravioleta de estrellas jóvenes. Alrededor del 17% del gas en esas nubes es como si, en cada metro cúbico del aire de una ciudad, aparecieran de repente 170 litros de agua: una cantidad inusualmente alta para el espacio interestelar común. Otro instrumento del telescopio, que observa en longitudes de onda más cortas, mostró que la galaxia está formada por brillantes cúmulos donde nacen estrellas, y que estos cúmulos producen hasta la mitad de toda su luz.
El nuevo receptor de ALMA abre el camino a mediciones precisas de distancias a galaxias en una época en que el universo era tres veces más joven. Moléculas como el CO emiten en frecuencias muy concretas, y por el corrimiento de esas frecuencias se puede calcular a qué velocidad se aleja la galaxia de nosotros. Es como calcular la velocidad de un tren por el cambio en el tono de su silbato. En los próximos años, este método se convertirá en la principal herramienta para cartografiar el universo lejano.
Resumen original
tal como lo escribieron los autores, en inglés arXiv:2604.01089
I present the first molecular line survey of the strongly lensed submillimetre galaxy SPT-S J002706-5007.4 ($$z = 3.44$$) using the new Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) Band~2 receivers (67 - 116 GHz), whose commissioning completes ALMA's full (sub-)millimetre frequency coverage. The broad spectral coverage from 76 to 111 GHz of the observations simultaneously accesses a large suite of molecular and atomic emission lines. I report the novel detections of the lines that were hitherto inaccessible at $$z = 3.44$$, CO (3-2) and HNC (4-3), as well as detections of previously-observed CO (4-3) transitions, the neutral carbon line [CI], HCN (5-4), HCO$$^{+}$$ (5-4), and HNC (5-4), with fluxes in line with previous observations. The CO spectral line energy distribution and [CI]/CO line ratios indicate highly excited, dense molecular gas with a strong far-ultraviolet radiation field. The dense gas fraction is estimated at $$17 \pm 9$$ per cent, consistent with other dusty star-forming galaxies selected from wide-area surveys. High-resolution Band 7 continuum imaging reveals a clumpy lensed morphology, with star-forming clumps contributing 30-50 per cent of the total emission. With multiple CO lines accessible across a wide redshift range, ALMA Band 2 is uniquely positioned as the premier tool for robust spectroscopic redshifts at Cosmic Noon and beyond ($$z \sim 1$$-$$6$$), a capability that will be further enhanced by the Wideband Sensitivity Upgrade's full-band coverage in fewer tunings.
La molécula de ácido cianhídrico (HCN) huele a almendras amargas, pero en el espacio se encuentra en enormes cantidades y sirve como indicador del gas denso donde nacen las estrellas.