Dos galaxias fundiéndose entre ellas – ESA / Hubble y NASA, A. Evans
Las galaxias más remotas están muriendo sin explicación
Aún es un misterio para nosotros cómo surgen, viven y desaparecen estos vecindarios cósmicos
En las regiones más remotas del universo hay galaxias que están muriendo. Los astrónomos quieren saber por qué se están apagando sus formaciones estelares.
Esa es también la intención del primer gran proyecto llevado a cabo por Canadá con uno de los telescopios más grandes del mundo. Un nuevo programa científico, denominado Estudio del Entorno de Virgo Trazado en Monóxido de Carbono (VERTICO, por sus siglas en inglés) está investigando de manera minuciosa cómo el entorno acaba con las galaxias.
Creada en 2013 gracias a una inversión de 1.400 millones de dólares, ALMA es una red de antenas de radio conectadas a una altitud de 5.000 metros en el desierto de Atacama, en el norte de Chile. El programa forma parte de un acuerdo internacional entre Europa, Estados Unidos, Canadá, Japón, Corea del Sur, Taiwán y Chile. ALMA, el proyecto astronómico terrestre más grande en funcionamiento, posee el telescopio de longitud de onda milimétrica más avanzado del mundo, idóneo para el estudio de densas nubes de gas frío a partir de las cuales nacen las estrellas y que no pueden ser percibidas mediante el uso de luz visible.
Los grandes programas de investigación de ALMA, como VERTICO, están diseñados para abordar ciertos desafíos científicos que puedan desencadenar avances importantes en este campo.
Cúmulos de galaxias
El lugar que las galaxias ocupan en el universo y la forma en que interactúan con lo que las rodea (el medio intergaláctico) y entre ellas son aspectos que tienen mucha influencia en su capacidad para crear estrellas. Sin embargo, aún es un misterio cómo este ambiente dicta la vida y la muerte de las galaxias.
Los cúmulos de galaxias son los entornos más extensos y extremos del universo y llegan a contener cientos e incluso miles de galaxias. Allí donde hay masa, hay gravedad, y la inmensa fuerza gravitacional presente en los cúmulos hace que las las galaxias se desplacen a velocidades vertiginosas, a menudo miles de kilómetros por segundo, y calienta el plasma que hay entre ellas hasta alcanzar temperaturas tan altas que arden con los rayos X.
En el inhóspito y denso interior de estos cúmulos, las galaxias interactúan intensamente con su entorno y entre ellas mismas. Son estas interacciones las que pueden aniquilar o extinguir su formación estelar.
El principal objetivo de la investigación colaborativa de VERTICO es, precisamente, entender qué mecanismos de enfriamiento detienen la formación de estrellas y cómo lo hacen.
El ciclo vital de las galaxias
Si mueren será por alguna razón que no hemos llegado a conocer
Cuando las galaxias desfallecen en los cúmulos, el plasma intergaláctico elimina rápidamente el gas mediante un violento proceso denominado “despresurización por impacto” ( ram pressure stripping en inglés). Al acabar con el elemento que sirve de combustible para formar nuevas estrellas, la galaxia termina por desaparecer y se convierte en un ente inerte en el que la creación de estrellas es imposible.
Asimismo, las altas temperaturas que se producen en los cúmulos pueden interrumpir el enfriamiento del gas caliente y condensarlo sobre las galaxias. En dicho caso, el gas no es eliminado por el propio entorno, pero se consume durante la fase de formación de estrellas. Este proceso conduce a la lenta pero inevitable suspensión de la creación estelar, interrupción que recibe la ciertamente morbosa denominación de inanición o estrangulación.
Imagen de la galaxia espiral NGC 4330, perteneciente al Cúmulo de Virgo. El gas caliente despresurizado se muestra en rojo, mientras que la capa azul representa el gas apto para la formación de nuevas estrellas – Fossatie et al. (2018)
Aunque estos procesos varían de forma considerable, cada uno deja una huella única e identificable en el gas que da lugar al nacimiento de las estrellas. El objetivo principal de VERTICO es unir todas esas huellas para conformar una imagen que explique de qué manera producen modificaciones los cúmulos sobre las galaxias.
Tras décadas de trabajo en las que se ha intentado comprender cómo el entorno hace posible la evolución de las galaxias, nuestro propósito es añadir una nueva e importante pieza al puzle.
El estudio de un caso ideal
El Cúmulo de Virgo está en la ubicación perfecta para llevar a cabo un estudio detallado de su entorno. Se trata del cúmulo de galaxias masivo más cercano a nosotros y se encuentra en proceso de formación, lo que significa que podemos obtener instantáneas de las diferentes fases del ciclo de la vida de las galaxias. Esto nos permite ampliar el cuadro que explica cómo se apaga la formación estelar en los cúmulos de galaxias.
Las galaxias del Cúmulo de Virgo han sido observadas desde prácticamente todas las longitudes de onda del espectro electromagnético (por ejemplo, de radio, óptica y ultravioleta), pero aún no se ha estudiado el gas que forma las estrellas con la sensibilidad y resolución necesarias, ya que la longitud de onda es milimétrica.
VERTICO, una de las más importantes investigaciones sobre galaxias desarrolladas en ALMA hasta la fecha, podrá proporcionar mapas en alta resolución del hidrógeno molecular (el combustible para la formación estelar) de 51 galaxias.
Gracias a los datos recopilados por ALMA en esta notable muestra de galaxias, será posible averiguar exactamente qué elementos están acabando con las galaxias de ambientes extremos, ya sean los mecanismos represivos, la despresurización por impacto o la inanición, y cómo lo están haciendo.
Al identificar la situación del gas que forma las estrellas dentro de galaxias en las que el entorno impide su nacimiento, VERTICO podrá realizar avances en el entendimiento de la evolución de las galaxias en las regiones más densas del universo.
Toby Brown es Postdoctoral Fellow en Astrofísica en la Universidad McMaster
Este artículo fue publicado originalmente en inglés en The Conversation.
Es nuestra Galaxia y, sin embargo, no la podemos contemplar en su totalidad y como es en realidad. Es una paradoja que podamos otras situadas a miles de millones de años luz de nosotros pero, la nuestra no.
Con 105.700 años luz de diámetro y nuestra actual tecnología, se hace imposible salir al exterior de la Galaxia para tomar una instantánea y poder verla tal como es.
Dicen que un enorme vacío hace que la Vía Láctea viaje por el Universo a dos millones de kilómetros por hora. Dos grandes fuerzas gobiernan su movimiento y la hace viajar a esa descomunal velocidad. Esa es la conclusión obtenida por un estudio que se publicó en Nature Astronomy.
La Vía Láctea vista desde el telescopio ALMA, en Chile. ESO / EPV
Mientras lee estas líneas, usted atraviesa el universo a una velocidad de dos millones de kilómetros por hora. No se trata de una fantasía, sino de un hecho contrastado que, hasta ahora, los astrónomos no sabían explicar del todo.
La teoría más aceptada dice que el supercúmulo de Sharpley, la mayor concentración de galaxias en el universo cercano, nos atrae con su empuje gravitatorio, acelerando a la Vía Láctea a esa vertiginosa velocidad. Pero esa propuesta no cuadraba con las observaciones del movimiento y la trayectoria del grupo local, el cúmulo de galaxias que engloba a Andrómeda y la Vía Láctea, nuestro diminuto vecindario en la inmensidad del universo.
Ahora, un nuevo estudio publicado hoy apunta a un segundo culpable. Se trata de una enorme región del universo que está a unos 500 millones de años luz y que, en términos cosmológicos, está vacía.
Lo cierto es que nuestra galaxia es la única que no podemos ver directamente y, de ella, desconocemos aún, algunas cuestiones que las hemos clasificado en el ámbito de la conjetura.
“Hasta ahora solo existían pequeños indicios de este vacío y nadie había conseguido cuantificar sus efectos o localizarlo”
El astrofísico Yehuda Hoffman, de la Universidad Hebrea de Jerusalén, y el resto de su equipo, ha realizado una simulación en tres dimensiones del movimiento de la Vía Láctea por el universo cercano. Se han basado en observaciones de la velocidad de 8.000 galaxias hechas con el telescopio espacial Hubble y otros instrumentos. Los resultados, publicados en Nature Astronomy, confirman la existencia de esa región con una baja densidad de estrellas y galaxias que repele a la Vía Láctea justo en la dirección del supercúmulo de Sharpley, que a su vez la atrae con la masa de sus miles de galaxias. La suma de ambas fuerzas hace que la Vía Láctea viaje a esos dos millones de kilómetros por hora respecto a la velocidad constante de la radiación cósmica de microondas, generada tras el Big Bang.
El universo se expande a una velocidad definida por la constante de Hubble, explica Hoffman. Si se resta esa aceleración, el “efecto neto [de la nueva región] sobre la Vía Láctea es de repulsión”, explica. “Hasta ahora solo existían pequeños indicios de este vacío y nadie había conseguido cuantificar sus efectos o localizarlo”, señala. Este vacío, bautizado como repulsor dipolo, “aporta la otra mitad de la historia para explicar al completo el movimiento de la galaxia tal y como lo observamos”, resalta Hoffman.
El nuevo mapa muestra cómo el “atractor” y el “repulsor” influyen en un área del universo de unos 500 millones de años luz y que contiene otras grandes concentraciones de materia como el supercúmulo de Perseo-Piscis, el cúmulo de Hércules, la constelación de Lepus y Laniakea, el supercúmulo que habitamos los terrícolas. “Hasta donde sabemos esta es la mayor reconstrucción del universo local que se ha realizado”, asegura Hoffman.
La a región del universo descrita en el estudio no está realmente vacía, pero sí tiene menos estrellas y galaxias de lo normal y, por lo tanto, es mucho menos densa que las agrupaciones de cúmulos galácticos. El equipo de Hoffman espera que en el futuro se consiga observar la luz de estrellas en esta región.
El astrónomo añade que las características observadas para la Vía Láctea no tienen nada de especial en un universo que contiene unos dos billones de galaxias. “Su comportamiento parece muy común y encaja perfectamente con el modelo estándar de la cosmología”, que describe la estructura y evolución del universo a partir del Big Bang, resalta. “En este sentido, Copérnico tenía razón, no hay nada que nos haga especiales dentro del universo”, concluye.
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por Emilio Silvera ~
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