Esta imagen del telescopio Gemini North en Hawái muestra un par de galaxias espirales interactuando, NGC 4568 (abajo) y NGC 4567 (arriba), cuando comienzan a chocar y fusionarse. Las galaxias eventualmente formarán una sola galaxia elíptica en unos 500 millones de años. Fuente: Gemini/NOIRLab/NSF/AURA International Observatory Procesamiento de imágenes: TA Chancellor (Universidad de Alaska Anchorage/NOIRLab NSF), J. Miller (Observatorio Gemini/NOIRLab NSF), M. Zamani (NOIRLab NSF) y D. de Martin (NOIRLab NSF)
Un astrónomo australiano ha resuelto un misterio centenario sobre cómo evolucionan las galaxias de un tipo a otro. El mismo estudio demuestra que la Vía Láctea, la galaxia en la que vivimos, no siempre fue una espiral.
El trabajo del profesor Alister Graham de Swinburne Astronomy Online utiliza conocimientos y observaciones nuevos y antiguos para revelar cómo se produce la especiación de las galaxias. El estudio aparece en Avisos mensuales de la Royal Astronomical Society.
En las décadas de 1920 y 1930, el astrónomo Edwin Hubble y otros establecieron una secuencia de las diversas anatomías de las galaxias, ahora conocida como secuencia de Hubble o diagrama de diapasón de Hubble. Carece de vías evolutivas, pero todavía se usa ampliamente para clasificar las galaxias en función de su apariencia.
Las galaxias pueden contener miles de millones de estrellas ordenadas, moviéndose en órbitas circulares en un disco abarrotado, o zumbando caóticamente en un enjambre esférico o elíptico. Estos discos pueden contener patrones espirales, con tales galaxias espirales definiendo un extremo de la secuencia de Hubble de larga duración.
En esta secuencia, se pensó que las galaxias con forma de lenteja conocidas como galaxias lenticulares con una estructura esférica central en un disco sin espiral eran una población puente entre las galaxias espirales dominadas por discos como nuestra Vía Láctea y las galaxias elípticas como M87.
Para el nuevo estudio, el profesor Graham analizó imágenes ópticas del Telescopio Espacial Hubble e imágenes infrarrojas del Telescopio Espacial Spitzer de 100 galaxias cercanas. Al comparar las masas de sus estrellas y el agujero negro central, descubrió dos tipos de galaxias lenticulares: viejas y pobres en polvo y ricas en polvo.
Las galaxias lenticulares ricas en polvo están formadas por la fusión de galaxias espirales. Las galaxias espirales pueden tener un pequeño esferoide central y un disco que contiene brazos espirales de estrellas, gas y polvo que se extienden desde el centro. Las galaxias lenticulares polvorientas tienen esferoides y agujeros negros mucho más prominentes que las galaxias espirales y las galaxias lenticulares pobres en polvo.
En el transcurso de los acontecimientos, la investigación del profesor Graham ha demostrado que las galaxias espirales se encuentran a medio camino entre los dos tipos de galaxias lenteja.
“Esto vuelve a dibujar nuestra querida secuencia de galaxias”, dice el profesor Graham, “y lo que es más importante, ahora estamos viendo caminos evolutivos a través de una secuencia de bodas de galaxias, o lo que los negocios podrían llamar fusiones y adquisiciones”.
Si las galaxias lenticulares pobres en polvo acumulan gas y material, pueden romper gravitacionalmente su disco, induciendo un patrón en espiral y alimentando la formación de estrellas, cambiando su estructura y forma.
La Vía Láctea tiene varias galaxias satélite más pequeñas, como Sagitario y Canis Major, y su estructura revela una rica historia de adquisición. La Vía Láctea fue probablemente una vez una galaxia lenticular pobre en polvo que acumuló materia, incluido el satélite Gaia Sausage-Enceladus, y con el tiempo evolucionó hasta convertirse en la galaxia espiral en la que vivimos hoy. Las imágenes profundas de innumerables telescopios terrestres en los últimos años han demostrado que esta es una característica común de las galaxias espirales.
Algunas adquisiciones serán más dramáticas. Tal matrimonio está en juego en 4 a 6 mil millones de años, cuando la Vía Láctea y la galaxia de Andrómeda colisionen.
Su colisión destruirá los patrones espirales actuales en ambas galaxias, lo que dará como resultado una galaxia fusionada con un esferoide más dominante, arrojará muchas nubes de polvo y estará acompañada por un aumento en la masa del agujero negro central. Esto conducirá al nacimiento de una galaxia lenticular rica en polvo.
La posterior fusión de las dos polvorientas galaxias lenticulares parece ser suficiente para borrar por completo sus discos, creando una galaxia elíptica incapaz de contener nubes de gas frío cargado de polvo.
De alguna manera, las galaxias lenticulares pobres en polvo parecen ser fósiles de las galaxias primordiales del universo. Estas galaxias dominadas por discos son muy antiguas y comunes. La combinación de dos de ellos en un universo joven podría explicar la reciente observación del Telescopio Espacial James Webb de una galaxia masiva dominada por esferoides cuando el universo tenía 700 millones de años.
Además, la nueva investigación también ha revelado que la fusión de dos galaxias elípticas es suficiente para explicar las galaxias más masivas del Universo actual, observadas en los centros de cúmulos de galaxias de 1.000 miembros.
El profesor Graham señala que muchas de las pistas se conocían pero aún no se habían ensamblado en una imagen coherente. Él dice: “Todo encajó cuando se reconoció que las galaxias lenticulares no eran la única población puente que habían representado durante mucho tiempo”.
El nuevo trabajo significa que las galaxias ahora tienen su propio árbol genealógico. “Es la supervivencia del más apto”, dice el profesor Graham, “lo que en última instancia significa el dominio de los esferoides sobre los discos”. Agrega: “La astronomía ahora tiene una nueva secuencia anatómica y, finalmente, una secuencia evolutiva donde se observa la especiación galáctica a través del inevitable matrimonio de galaxias ordenado por la gravedad”.
Proporcionado por la Royal Astronomical Society