Investigación ayuda a descifrar cómo se formaron las galaxias más enigmáticas del universo

Es el trabajo de un equipo científico internacional en el que participaron integrantes del Observatorio Astronómico de Córdoba, del Instituto de Astronomía Teórica y Experimental (IATE).

Por Victoria Rubinstein. Colaboradora UNCiencia. Observatorio Astronómico de Córdoba

Predichas por la teoría, las galaxias ultra difusas (UDGs) recién pudieron ser descubiertas hace cuatro décadas, gracias a los telescopios de última generación. Esas primeras observaciones permitieron advertir la extraña presencia de UDGs rojas fuera de los cúmulos galácticos, pese a que la mayoría de ellas posee una tonalidad predominantemente azul. El trabajo de un equipo científico internacional –en el que participaron integrantes del Observatorio Astronómico de Córdoba, del Instituto de Astronomía Teórica y Experimental (IATE), y de instituciones extranjeras– logró resolver la incógnita. Utilizando simulaciones numéricas cosmológicas como una “máquina del tiempo” para retroceder en el pasado, descubrieron que esas UDGs, al pasar por el centro de un cúmulo de galaxias, fueron eyectadas violentamente por las enormes fuerzas gravitacionales. En ese proceso, perdieron su gas y de allí el reducido número de estrellas en su interior y su perfil rojizo. Los resultados de la investigación fueron publicados en la prestigiosa revista Nature Astronomy.

Las galaxias son conjuntos formados por numerosas estrellas, gas, polvo y materia oscura, que se mantienen unidos por la acción de la gravedad.

Las más pequeñas y menos brillantes son denominadas “enanas”, contienen aproximadamente cien millones de estrellas. En el extremo opuesto se ubican las de gran dimensión y luminosidad, como la Vía Láctea, cuyo número de estrellas asciende a cientos de miles de millones.

Las galaxias ultra difusas (UDGs, por sus siglas en inglés) comparten características de ambos extremos. Son tan grandes como la Vía Láctea, pero con una cantidad de estrellas entre cien y mil veces menor. En general, tienen una órbita elíptica en torno a los cúmulos, como se denomina a los conglomerados de miles de galaxias.

Por su escasa luminosidad y baja densidad estelar, las UDGs son muy difíciles de observar mediante telescopios. Eso explica por qué su existencia recién pudo ser corroborada hace un par de décadas.

Si bien existen distintas hipótesis sobre su origen, para la comunidad astronómica su mecanismo de formación continúa siendo un interrogante.

La vecindad de las galaxias

En astronomía, las galaxias se clasifican según su ubicación. Ocurre que sus propiedades varían dependiendo si se encuentran dentro de los cúmulos (en la “ciudad”) o fuera de ellos (en el “campo”).

Las que existen dentro de la “ciudad” son de coloración rojiza; por el contacto con otras galaxias, pierden sus gas, su polvo y tienen una baja tasa de formación estelar. Por el contrario, las que se encuentran desperdigadas en el “campo” son de coloración azulada, ya que mantienen sus componentes de gas y polvo, y en su interior se están formando estrellas.

Una de las principales incógnitas que surgieron con las nuevas observaciones es por qué en el “campo” existen UDGs con características de galaxias envejecidas (tonalidad rojiza, escasez de gas y de estrellas), similares a las que se encuentran dentro de los cúmulos (en la “ciudad”).

“Por su escasa luminosidad y baja densidad estelar, las UDGs son muy difíciles de observar mediante telescopios. Eso explica por qué su existencia recién pudo ser corroborada hace un par de décadas.

Un estudio publicado por un equipo científico del Observatorio Astronómico de Córdoba y del Instituto de Astronomía Teórica y Experimental (Iate – UNC/Conicet), en el que también participaron instituciones internacionales, realizó un aporte significativo que ayuda despejar algunas de las dudas en torno a estos objetos.

El trabajo, liderado por José Benavides (estudiante del Doctorado en Astronomía), utilizó simulaciones numéricas cosmológicas de última generación (TNG50), que permiten estudiar todos los entornos posibles de manera simultánea y en alta resolución.

Por su potencial, el grupo utilizó las simulaciones TNG como una “máquina del tiempo en reversa”. Seleccionaron algunas UDGs y, a partir de su estado y ubicación actual, fueron retrocediendo hacia el pasado por los distintos momentos de su desarrollo y evolución.

Así descubrieron que en sus orígenes, hace miles de millones de años, las UDG serán galaxias enanas típicas dentro de un cúmulo. En algún momento pasaron por el centro de ese conglomerado y las enormes fuerzas gravitacionales las eyectaron violentamente fuera de los límites del cúmulo.

En ese proceso, perdieron todo su gas y con él la posibilidad de formación de nuevas estrellas. Justamente esa escasez de estrellas les otorga su tonalidad rojiza ante quienes las observan. Además, las UDGs expulsadas quedaron aisladas, con una órbita muy elíptica en torno al cúmulo que supo cobijarlas.

Los resultados obtenidos por el equipo permiten inferir que debería haber muchas más UDGs, que todavía no han sido identificadas.

“Están acechando en la oscuridad, clamando por ser halladas por poderosos telescopios combinados con ingeniosas técnicas observacionales. Las galaxias de bajo brillo superficial son sin lugar a dudas una frontera que debemos atravesar para tener una idea acabada de cómo se forman las galaxias a lo largo de la evolución cósmica de miles de millones de años”, apunta Mario Abadi, uno de los autores de la publicación e investigador del Observatorio Astronómico de Córdoba.