Esta imagen corresponde a BL Lacertae, el núcleo activo de una galaxia situada a 900 millones de años luz con un agujero negro 200 millones de veces la masa del Sol, es la de mayor resolución de la historia de la astronomía. Ha sido captada por una colaboración internacional entre 15 antenas terrestres y la antena de la misión espacial RadioAstron (de la Agencia Espacial Rusa), en órbita alrededor de la Tierra. Que nadie espere una foto al uso, no se ha obtenido con un telescopio óptico, sino gracias a la técnica conocida como interferometría de muy larga base (VLBI por su acrónimo en inglés), que permite que múltiples radiotelescopios separados geográficamente trabajen al unísono, funcionando como un único instrumento gigantesco. Si quisiéramos verla con nuestros propios ojos, estos tendrían que ser ocho veces más grandes que la Tierra. Imposible. El trabajo, liderado por investigadores del CSIC en el Instituto de Astrofísica de Andalucía, aporta nuevas claves para el estudio de las galaxias activas.

«Al combinar por primera vez todas estas antenas hemos logrado la resolución que tendría una antena con un tamaño equivalente a ocho veces el diámetro terrestre, unos veinte microsegundos de arco», explica José Luis Gómez, investigador del CSIC en el Instituto de Astrofísica de Andalucía, que encabeza el estudio.

Visto desde la Tierra, esos 20 microsegundos de arco corresponderían al tamaño de una moneda de dos euros en la superficie de la Luna, una resolución que ha permitido atisbar «con una precisión inigualable» las regiones centrales de BL Lacertae.

Los núcleos de galaxias activas son los objetos más energéticos del Universo y pueden emitir de forma continua más de 100 veces la energía liberada por todas las estrellas de una galaxia como la nuestra. Estas galaxias contienen un agujero negro supermasivo de hasta miles de millones de masas solares rodeado de un disco de gas. Perpendiculares al disco hay unos chorros de partículas subatómicas que viajan a velocidades cercanas a la de la luz.

«Parece claro que los jets se originan como consecuencia de la caída de material del disco al agujero negro central, pero aún desconocemos en gran medida cómo se forma el haz de partículas y cómo se acelera», señala Gómez. La hipótesis predominante sostiene que, debido a la rotación del agujero negro y el disco, las líneas de campo magnético se «enrollan» y forman una estructura helicoidal que confina y acelera las partículas que forman los jets. El estudio de BL Lacertae ha permitido obtener la primera evidencia directa de la existencia de un campo magnético helicoidal a gran escala en un núcleo de una galaxia activa, lo que parece confirmar ese esc

Reportaje de Prensa.

Los investigadores, sencillamente, no se esperaban algo así. Una galaxia en forma de disco, compacta, masiva y en rápida rotación, pero que dejó de formar estrellas unos pocos miles de millones de años después del Big Bang. El hallazgo, que se acaba de publicar en Nature, se ha llevado a cabo con el telescopio espacial Hubble.

Es la primera vez que se consigue observar algo parecido, ya que ninguna de las galaxias “muertas” de esa época lejana muestra ese tipo de estructura. El descubrimiento de MACS2129-1 resulta importante porque su mera existencia es algo que desafía todo lo que sabemos, o creíamos saber, sobre cómo se forman las galaxias masivas que nos rodean en la actualidad.

De hecho, cuando el Hubble la fotografió, los investigadores esperaban encontrarse con una caótica esfera de estrellas en plena formación, alimentada por la energía de la colisión con otras galaxias cercanas. Pero en vez de eso, se encontraron con un disco aplanado, similar en forma a nuestra Vía Láctea y, lo que es más, completamente inactivo.

Se trata, pues, de la primera evidencia observacional directa de que al menos algunas de las galaxias “muertas” más tempranas, en las que la formación estelar se ha detenido, consiguen, de alguna manera que ignoramos, seguir evolucionando a partir de un disco similar al de la Vía Láctea hasta transformarse en las galaxias elípticas gigantes que vemos hoy.

Lo cual supone una enorme sorpresa, porque las galaxias elípticas contienen estrellas muy viejas, mientras que las galaxias espirales suelen contener un gran número de estrellas jóvenes y azules. Sin embargo, la evidencia no deja lugar a dudas: por lo menos algunos de estos discos galácticos muertos han conseguido transformarse y resurgir de sus cenizas. De hecho, no solo han cambiado su estructura, sino también las trayectorias de sus estrellas para adoptar la forma de galaxias elípticas.

“Esta nueva visión -explica Sune Toft, del Instituto Niels Bohr de la Universidad de Copenhague y director de la investigación- puede forzarnos a replantear por completo el contexto cosmológico de cómo las galaxias arden al principio y evolucionan después tomando las formas que vemos actualmente. Tal vez hallamos sido ciegos ante el hecho de que las primeras galaxias muertas podían ser discos, simplemente porque no hemos sido capaces de resolverlos”.

Estudios anteriores de lejanas galaxias muertas asumían, en efecto, que su estructura era similar a la de las galaxias elípticas cercanas en las que terminan evolucionando. Pero confirmar esta hipótesis, en principio, requiere de telescopios mucho más potentes de los que existen en estos momentos. Sin embargo, y gracias al fenómeno de “lente gravitacional”, que permite amplificar los objetos muy lejanos cuando su luz pasa a traves de cúmulos galácticos muy masivos, que actúan como un “zoom”, el telescopio espacial Hubble ha conseguido enfocar uno de estos primitivos y misteriosos objetos. Y los investigadores han sido capaces, por primer vez, de observar el centro de una galaxia muerta.

En concreto, MACS2129-1 es tres veces más masiva que la Vía Láctea y gira sobre sí misma al doble de velocidad, aunque solo tiene la mitad de su tamaño. Utilizando los instrumentos del telescopio, Toft y su equipo lograron, además, determinar la masa estelar, la tasa de formación de nuevas esttrellas y la edad de las estrellas existentes.

Núcleo muy activo

La razón por la que esta galaxia dejó tan pronto de fabricar estrellas se desconoce. Podría ser el resultado de un núcleo galáctico muy activo, con enormes cantidades de energía brotando del agujero negro supermasivo central. Energía que sería capaz de inhibir el proceso de formación estelar sobrecalentando el gas o, incluso, expulsándolo fuera de la propia galaxia. O también podría ser el resultado de una masa de gases fríos fluyendo sobre la galaxia y siendo rápidamente comprimidos y calentados, evitando así que se creen nubes de formación de estrellas.

Sea como fuere, los astrónomos se preguntan cómo es posible que estos discos tan jóvenes, masivos y compactos logren evolucionar en las galaxias elípticas que podemos observar en el Universo actual. Según Toft, “probablemente sea a través de fusiones con otras galaxias. Si estas galaxias crecen a través de fusiones con otros compañeros menores, y estas pequeñas galaxias acompañantes llegan en gran número y desde todos los ángulos, eso podría, eventualmente, volver aleatorias las órbitas de las estrellas dentro de la galaxia. También se podrían imaginar grandes fusiones, algo que sin duda también podría destruir el movimiento ordenado de las estrellas”.

Toft, ahora, solo espera poder usar el futuro telescopio James Webb, mucho más poderoso que el Hubble, para poder buscar más galaxias parecidas.