Cuando el Universo tenía solo una décima parte de su edad actual, sus galaxias experimentaron un crecimiento acelerado. Fue este período en el que los científicos del proyecto ALPINE se centraron cuando utilizaron el telescopio ALMA del ESO para llevar a cabo el primer gran estudio de galaxias distantes.

Para su sorpresa, estas galaxias observadas en las primeras etapas de su vida eran mucho más maduras de lo esperado. Su trabajo es el tema de una serie de artículos publicados en la revista Astronomy & Astrophysics, firmados entre otros por miembros del CNRS y de la Universidad de Aix-Marseille.

Las galaxias comenzaron a formarse muy temprano en la historia del Universo. Por lo tanto, para estudiar su infancia, es necesario retroceder al principio de los tiempos, observando galaxias muy distantes. El proyecto ALPINE se centró en un período perteneciente a entre 1.000 y 1.500 millones de años después del Big Bang, cuando las primeras galaxias experimentaron una fase de rápido crecimiento. Aunque ya se han observado galaxias tan distantes, es la primera vez que se estudian sistemáticamente tantas de ellas. Las imágenes de 118 masivas galaxias, obtenidas con los telescopios espaciales Hubble (luz visible) y Spitzer (infrarrojo cercano), así como los espectros adquiridos con los telescopios terrestres VLT y Keck, se complementaron con 70 horas de observación con ALMA en longitudes de onda submilimétricas (entre las ondas infrarrojas y las de radio).

Ilustración de una polvorienta galaxia distante en rotación, en el universo temprano. En esta imagen, el color rojo representa el gas, y el azul/marrón representa el polvo como se ve en las ondas de radio con ALMA. Muchas otras galaxias son visibles en el fondo, según los datos ópticos del VLT y de Subaru. (Foto: B. Saxton NRAO/AUI/NSF, ESO, NASA/STScI; NAOJ/Subaru)

ALMA puede cuantificar el polvo, un signo de madurez en las galaxias, y el gas frío, que proporciona información acerca de su tasa de crecimiento y el número de estrellas que pueden formar, así como el movimiento de este gas, revelando así la dinámica de las galaxias. Y esto dio lugar a algunos datos sorprendentes. Para empezar, las galaxias observadas resultaron ser muy ricas no solo en gas frío, que alimenta la formación de estrellas, sino también en polvo, que se cree que es un subproducto de las estrellas al final de su vida. Así que a pesar de su corta edad, estas galaxias aparentemente habían visto ya la formación y muerte de una primera generación de estrellas. Las galaxias estudiadas también exhiben una asombrosa diversidad de formas: algunas están desordenadas, otras ya tienen un disco giratorio que puede terminar como una estructura espiral como la Vía Láctea, mientras que otras han sido vistas en proceso de fusión. Otra observación sorprendente es que ciertas galaxias parecen estar expulsando gas, formando misteriosos halos a su alrededor. Así, la investigación plantea una serie de nuevas preguntas sobre la evolución temprana de las galaxias.