España reconstruye la historia de 300 galaxias

Cada puntito de esta imagen es un hito en la historia de una galaxia. Como si de una biblioteca se tratase, un equipo del Instituto de Astrofísica de Andalucía-CSIC ha creado el más completo catálogo arqueológicos de las mayores formaciones del universo.

A través del Proyecto CALIFA, la observación 3D de la muestra ha permitido descodificar sus avatares y sus distintos componentes. Para ello han usado el telescopio de 3,5 metros del Observatorio de Calar Alto (Almería). El resultado ha sido un muestreo de referencia para la próxima década.

Del mismo modo que el Sol se mueve alrededor del centro de nuestra galaxia, la Vía Láctea, todas las estrellas en las diferentes galaxias se mueven en órbitas: algunas muestran rotaciones muy rígidas. Otras pueden moverse más aleatoriamente sin una rotación clara. Y, comparando la fracción de estrellas con distintos tipos de órbitas, podemos conocer cómo sus galaxias nacieron y evolucionaron.

Ahora, un grupo internacional de astrónomos ha obtenido, por primera vez de forma directa, la distribución orbital de una muestra de más de trescientas galaxias del universo local. Los resultados se han publicado en la revista Nature Astronomy.

Arqueología galáctica

Las galaxias son las estructuras más grandes del cosmos, y su estudio permite comprender la historia del universo. La formación de galaxias implica el ensamblaje jerárquico de halos de materia oscura (un tipo de materia que no se ha observado directamente y cuya existencia y propiedades se deducen de sus efectos gravitacionales), junto con la condensación de materia normal en el centro de los halos, donde se forman las estrellas. Las estrellas que se forman a partir de un disco de gas estable y que permanecen sin sobresaltos dinámicos presentarán órbitas casi circulares, mientras que las estrellas con movimientos aleatorios son el resultado de entornos turbulentos, ya sea al nacer o después, debido a las fusiones galácticas.

Por lo tanto, el movimiento de las estrellas es como un libro de historia, que registra la información sobre el entorno en el que nacen y crecen, y puede decirnos cómo se formó la galaxia que las alberga. "Sin embargo, el movimiento de cada estrella individual no es directamente observable en otras galaxias. Las galaxias externas se proyectan en el plano de observación como una imagen y no podemos resolver las estrellas discretas en él -apunta en un comunicado Ling Zhu, investigadora del Instituto Max Planck de Astronomía que encabeza el estudio-.

CALIFA utiliza una técnica recientemente desarrollada, la espectroscopía de campo integral, que puede observar las galaxias externas de tal manera que proporciona el movimiento total de las estrellas. Por lo tanto, podemos obtener mapas cinemáticos de cada galaxia".

Los investigadores construyeron modelos para cada galaxia superponiendo las estrellas en diferentes tipos de órbitas y, al restringir el modelo con la imagen observada y los mapas cinemáticos, pudieron determinar la cantidad de estrellas que se mueven en diferentes tipos de órbitas en cada galaxia, lo que se conoce como distribución de órbitas estelares. El equipo ha construido modelos para trescientas galaxias, representativas de las propiedades generales de las galaxias en el universo local.

"Esta es la primera secuencia de masas basada en la órbita en todos los tipos morfológicos. Incluye información valiosísima sobre el pasado de cada galaxia y nos muestra si ha sido una sucesión tranquila de fusiones galácticas o si tomó forma mediante una fusión violenta mayor. Necesitamos seguir estudiando los datos para desentrañar todos los detalles", señala Glenn van de Ven (Observatorio Europeo Austral, ESO).

Los investigadores han hallado un método nuevo y preciso para leer la historia de una galaxia, y su estudio con sus conjuntos de datos para trescientas galaxias constituye la mayor biblioteca de historias de galaxias.

Los resultados de CALIFA se prestan para una comparación directa con muestras de simulaciones de galaxias en un contexto cosmológico. En este sentido, estos resultados abren una vía nueva para comparar simulaciones de galaxias con la población de galaxias observadas en el universo actual.