AA: Monstruos, galaxias y viceversa

Hoy, en Acercando la Astronomía, el investigador Fernando Buitrago Alonso nos presenta su último trabajo sobre el estudio de una misteriosa parte de las galaxias masivas, su halo.

Formación del halo estelar en galaxias masivas
Fernando Buitrago, Ignacio Trujillo, Emma Curtis-Lake, Andrew P. Cooper, Victoria A. Bruce, Mireia Montes, Pablo Pérez-González, Michele Cirasuolo
1Instituto de Astrofísica y Ciencias del Espacio, Universidad de Lisboa, Lisboa (Portugal)

1. ¿Podrías explicarnos brevemente de qué trata el artículo?

Todo el mundo imagina las galaxias como las que aparecen en las impresionantes fotos que obtiene el telescopio espacial Hubble: discos que contienen un centro brillante (o bulbo) y brazos espirales. Sin embargo, las galaxias también tienen un halo de estrellas que las rodea, como en la imagen de la Galaxia del Sombrero (ver abajo). Las galaxias se clasifican por su forma en diferentes clases. Una de esas clases es el de las de galaxias elípticas, en las cuáles las estrellas se mueven caóticamente en su interior. Para nosotros los investigadores las galaxias más masivas del Universo (aquéllas que contienen más estrellas) se han convertido en objetos muy misteriosos. Curiosamente, estos objetos eran extremadamente pequeños y muy densos en los primeros instantes del Universo, y ahora los encontramos en el centro de cúmulos de galaxias. Encontrar por qué estos objetos eran tan masivos y cómo han evolucionado hasta convertirse en los monstruos (en términos de tamaño y de la capacidad de atraer todo lo que hay a su alrededor) elípticos que son a día de hoy es una de las grandes preguntas que tenemos que responder en Física Extragaláctica. Nosotros (mi grupo de investigación y yo) pensamos que el desarrollo del halo estelar podría ser la clave para comprender esta evolución de las galaxias más masivas del Universo.

Izquiera: Imagen de la Galaxia del Sombrero obtenida por el telescopio espacial Hubble (NASA). Derecha: Imagen de la galaxia elíptica M87.

Izquiera: Imagen de la Galaxia del Sombrero obtenida por el telescopio espacial Hubble (NASA). Derecha: Imagen de la galaxia elíptica M87.

2. ¿Qué implicaciones tiene este artículo y en qué ha sido pionero? ¿A qué preguntas ha dado respuestas?

Vivimos en un Universo jerárquico. Esto es, las galaxias más masivas atraen por gravedad a las pequeñas, a las que acaban engullendo. Este bombardeo constante de objetos menores produce los halos estelares de las galaxias. Y esto debe ser así siempre, tanto para galaxias espirales como para galaxias elípticas. Sin embargo, probar esto a grandes distancias cosmológicas es muy complicado, debido a que las galaxias lejanas son mucho más débiles vistas desde aquí. El truco que nosotros usamos fue usar observaciones muy profundas (con mucho tiempo de exposición) usadas para otros propósitos, y dedicarnos a estudiar las pocas galaxias cercanas que había en estas imágenes. Hemos comprobado que, para estas galaxias masivas, podemos ver la construcción progresiva de sus halos, explicando su lenta pero inexorable metamorfosis. Y hemos comprobado que estos halos contienen más estrellas en comparación con los de las galaxias espirales. También hemos medido por primera vez el ritmo al que estas galaxias colisionan y acaban por fusionarse.

Imagen de dos galaxias espirales en Virgo. Crédito: NASA, ESA, M. Livio (STScI) and the Hubble Heritage Team (STScI/AURA).

Imagen de dos galaxias espirales en Virgo. Crédito: NASA, ESA, M. Livio (STScI) and the Hubble Heritage Team (STScI/AURA).

3. ¿Qué instalaciones científicas has tenido que emplear para lograr el objetivo?

Hemos usado la joya de la corona: el Hubble Ultra Deep Field (campo ultra profundo del Hubble). Éste es el campo más profundo (o sea, observado por más tiempo) del Telescopio Espacial Hubble. Una vez escuché que su tamaño es sólo la distancia que subtiende en el cielo un cabello que te colocas entre los dedos estirando el brazo. El Hubble observó esta diminuta región del espacio durante alrededor de tres semanas, con el fin de fotografiar las primeras protogalaxias del Universo (recordad que al mirar al cielo estamos mirando al pasado). Nosotros cogimos todos los datos, tanto en el visible como en el infrarrojo. ¡Estudiar la mejor imagen que tenemos del Universo para mi ha sido cumplir el sueño de cuando era niño y me preguntaba por la última frontera del Universo! Cada vez surgía algún problema, abría la imagen y se me olvidaba todo contemplando su belleza. Tuvimos también que recurrir a un tratamiento especial de los datos, modelar cómo se dispersaba la luz en el telescopio, comparar nuestros resultados con simulaciones punteras por ordenador, etc.

Campo ultra profundo de Hubble. La imagen muestra el pequeño tamaño de la zona del cielo observada y la gran cantidad de galaxias detectadas. Crédito: NASA/ESA.

Campo ultra profundo de Hubble. La imagen muestra el pequeño tamaño de la zona del cielo observada y la gran cantidad de galaxias detectadas. Crédito: NASA/ESA.

4. ¿Qué repercusiones podrían tener los resultados de este artículo en la vida diaria actual o futura?

Lo primero de todo es que nos ayuda a pensar que las galaxias elípticas no son tan distintas a las espirales. En otras palabras, que la Física actúa de igual manera en todos los lugares. Además, es importante darse cuenta de que seguimos comprobando los fundamentos de cómo pensamos que se forman y evolucionan las galaxias. En este sentido, estos objetos gigantes nos dan mucha información ya que gracias a su masa sufren transformaciones y procesos físicos de una manera acelerada. Ver toda esta acreción, cambio de formas y tamaños, y verlo tan lejos es impensable para objetos menos masivos. Por último, se abren muchas preguntas interesantes: si todo es consistente con una evolución basada meramente en las continuas fusiones de galaxias más pequeñas ¿qué pasa con el agujero negro supermasivo en el centro de estos objetos? ¿dónde ha estado todo este tiempo y por qué? Si estas galaxias se parecen ya a los “monstruos” locales y las estamos viendo en la mitad de la historia del Universo, ¿qué ha ocurrido durante la otra mitad? ¿Por qué estas galaxias son muy activas al principio de su vida y después se convierten en objetos “rojos y muertos”?

Fernando Buitrago Alonso

★★ Artículo enviado a la revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

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Una respuesta a AA: Monstruos, galaxias y viceversa

  1. Lucia dijo:

    Muy interesante y facil de entender

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