Astrónomos logran explicar el origen de las galaxias ultradifusas
Como sugiere su nombre, las galaxias ultradifusas (GUD), son galaxias enanas cuyas estrellas se extienden por una vasta región, lo que da como resultado un brillo superficial extremadamente bajo y las hace muy difíciles de detectar. Varias preguntas sobre las GUD permanecen sin respuesta: ¿Cómo terminaron tan extendidas?, ¿son sus halos de materia oscura, los halos de materia invisible que rodean las galaxias, especiales?
Ahora, un equipo internacional de astrónomos, codirigido por Laura Sales, astrónoma de la Universidad de California, Riverside, ha informado en la revista Nature Astronomy que ha utilizado simulaciones sofisticadas para detectar algunas GUD “apagadas” en entornos de baja densidad en el universo. Una galaxia apagada es aquella que no forma estrellas.
"Lo que hemos detectado está en desacuerdo con las teorías de la formación de galaxias, ya que se requiere que las enanas apagadas estén en cúmulos o entornos grupales para eliminar el gas y dejar de formar estrellas. Pero las GUD apagadas que detectamos están aisladas. Pudimos identificar algunas “en el campo” y rastrear su evolución hacia atrás en el tiempo para mostrar que se originaron en órbitas de salpicaduras", dijo Sales, profesora asociada de física y astronomía.
El campo se refiere a galaxias aisladas en entornos más tranquilos y no en un entorno de grupo o cúmulo. Sales explicó que una galaxia contra salpicaduras es un objeto que parece una galaxia aislada hoy, pero que en el pasado era un satélite de un sistema más masivo, similar a un cometa que visita al sol periódicamente, pero pasa la mayor parte de su viaje de forma aislada, lejos de la mayor parte del sistema solar.
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"Las galaxias aisladas y las galaxias satélite tienen propiedades diferentes porque la física de su evolución es bastante diferente", dijo. "Estas galaxias de salpicaduras son interesantes porque comparten propiedades con la población de satélites en el sistema al que alguna vez pertenecieron, pero hoy se observa que están aisladas del sistema".
Las galaxias enanas son pequeñas galaxias que contienen entre 100 millones y algunos miles de millones de estrellas. En contraste, la Vía Láctea tiene entre 200 mil millones y 400 mil millones de estrellas. Si bien todas las GUD son galaxias enanas, todas las galaxias enanas no son GUD. Por ejemplo, a una luminosidad similar, las enanas muestran una amplia gama de tamaños, desde compactos hasta difusos. Las GUD son el final de la mayoría de los objetos extendidos a una luminosidad determinada. Una GUD tiene el contenido estelar de una galaxia enana, 10-100 veces más pequeña que la Vía Láctea, pero su tamaño es comparable al de la Vía Láctea, lo que le confiere un brillo superficial muy bajo que la hace especial.
Sales explicó que el halo de materia oscura de una galaxia enana tiene una masa al menos 10 veces más pequeña que la Vía Láctea, y el tamaño escala de manera similar. Sin embargo, las GUD rompen esta regla y muestran una extensión radial comparable a la de galaxias mucho más grandes.
"Una de las teorías populares para explicar esto fue que las GUD son “Vías Lácteas fallidas”, lo que significa que estaban destinadas a ser galaxias como nuestra propia Vía Láctea, pero de alguna manera no lograron formar estrellas", dijo José A. Benavides, estudiante de posgrado en el Instituto de Astronomía Teórica y Experimental de Argentina y primer autor del trabajo de investigación.
Según Sales, el valor del nuevo trabajo es doble. Primero, la simulación utilizada por los investigadores, llamada TNG50, predijo con éxito GUD con características similares a las GUD observadas. En segundo lugar, los investigadores encontraron unas pocas GUD desactivadas que no tienen mecanismo de formación.
"Usando TNG50 como una “máquina del tiempo” para ver cómo las GUD llegaron a donde están, descubrimos que estos objetos eran satélites varios miles de millones de años antes, pero fueron expulsados a una órbita muy elíptica y parecen aislados hoy", dijo Sales.
Los investigadores también informan que, de acuerdo con sus simulaciones, las GUD apagadas pueden representar comúnmente el 25% de una población ultradifusa de galaxias. En las observaciones, sin embargo, este porcentaje es mucho menor.
"Esto significa que muchas galaxias enanas que acechan en la oscuridad pueden haber pasado desapercibidas para nuestros telescopios. Esperamos que nuestros resultados inspiren nuevas estrategias para estudiar el universo de baja luminosidad, lo que permitiría un censo completo de esta población de galaxias enanas", explicó Sales.
El estudio es el primero en resolver la gran cantidad de entornos, desde enanas aisladas hasta enanas en grupos y cúmulos, necesarias para detectar GUD y con una resolución lo suficientemente alta para estudiar su morfología y estructura.
El equipo de investigación continuará su estudio de GUD en simulaciones TNG50 para comprender mejor por qué estas galaxias están tan extendidas en comparación con otras galaxias enanas con el mismo contenido estelar. @mundiario
