Una corriente oscura arroja nueva luz sobre la vida de las galaxias

El canibalismo galáctico es cómo crece nuestro universo

Un equipo internacional de científicos dirigido por un astrofísico de la Universidad de Sídney descubrió evidencia de que la galaxia de Andrómeda es un caníbal que crece a través de colosales banquetes intermitentes.

La investigación, que está disponible en el servidor de preimpresión arXiv y se publicará en Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, se basa, en parte, en los hallazgos inesperados de dos estudiantes de honor.

«Hace unos años, descubrimos que en las afueras de Andrómeda había una señal en los objetos que la orbitaban de que la galaxia no había estado pastando, sino que había comido grandes cantidades en dos épocas distintas», dijo el autor principal, el Profesor Geraint Lewis de la Universidad de Sídney. «Lo que hace este nuevo resultado es proporcionar una imagen más clara de cómo se ha unido nuestro universo local: nos dice que al menos en una de las galaxias grandes, ha habido esta alimentación esporádica de galaxias pequeñas».

Los hallazgos de la investigación se basan en el descubrimiento de una estructura de estrellas, conocidas como cúmulos globulares, en Andrómeda que se originó fuera de la galaxia. El Profesor Lewis llamó a esto la Estructura Dulais, término proveniente del Galés que significa ‘flujo negro’. 

Figura 1: Ilustración que muestra el movimiento de la Estructura Dulais dentro de la galaxia de Andrómeda. Crédito: Geraint Lewis.

La Estructura Dulais representa los restos de un evento de alimentación colosal en el pasado ‘reciente’, una corriente oscura iluminada por cúmulos de estrellas que orbitan como ningún otro en Andrómeda. Proporciona evidencia de que las galaxias crecen al ‘comerse’ sistemas más pequeños, y los hallazgos están en desacuerdo con una imagen más tranquila del crecimiento galáctico.

“Eso lleva a la siguiente pregunta de, bueno, ¿qué se consumió realmente? Porque no parece que fuera solo una cosa, parece que ha sido una colección de cosas que se están desgarrando lentamente”, dijo el profesor Lewis. «Nos hemos dado cuenta en las últimas décadas de que las galaxias crecen comiendo sistemas más pequeños, por lo que las pequeñas galaxias caen y se las comen, es canibalismo galáctico».

Andrómeda tiene las firmas de dos grandes eventos de alimentación. Las escalas de tiempo aproximadas indican que la fiesta ‘reciente’ tuvo lugar en algún momento de los últimos 5 mil millones de años, mientras que la alimentación más antigua estaba más cerca de hace 8-10 mil millones de años. El universo en sí tiene 13.800 millones de años, lo que significa que los dos eventos separados pueden haber tenido lugar mientras la materia en el universo estaba más cerca y más densamente concentrada.  

“Sabemos que el universo no tenía rasgos en su nacimiento en el Big Bang, y hoy está lleno de galaxias. ¿Esas galaxias nacieron completamente formadas o han crecido?» dijo el profesor Lewis.

Los astrofísicos como el profesor Lewis están estudiando Andrómeda para comprender mejor cómo ha evolucionado nuestra propia Vía Láctea. El punto de vista desde la Tierra dificulta la visualización de nuestra galaxia porque estamos sentados dentro de ella, oscureciendo las observaciones, pero la distancia desde Andrómeda permite a los científicos la ventaja de una «vista panorámica».

No está claro cómo se ha alimentado la Vía Láctea, pero está surgiendo una imagen en Andrómeda con una firma clara: grandes festines y crecimientos acelerados. Dado que la Vía Láctea es una galaxia espiral de tamaño similar, la investigación puede estar pintando una imagen de lo que ha hecho nuestra galaxia para alcanzar su enorme tamaño.

Próximos pasos

“Lo que queremos saber es si la Vía Láctea ha hecho lo mismo o es diferente. Ambos tienen consecuencias interesantes para la imagen general de cómo se forman las galaxias”, dijo el Profesor Lewis. «Queremos, en algún nivel, crear un reloj más preciso que nos diga cuándo ocurrieron estos eventos porque eso es algo que debemos incluir en nuestros modelos de cómo evolucionan las galaxias».

Figura 2: Ilustración que muestra los cúmulos globulares de la Estructura Dulais esparcidos por Andrómeda.
Crédito: Geraint Lewis.

Él y sus colegas analizaron datos que cubrían las velocidades y la química de los cúmulos globulares que forman la Estructura Dulais, proporcionando una vista bidimensional. El siguiente paso es comprender las distancias, lo que permitirá a los investigadores construir la historia en tres dimensiones.

“Eso nos permitirá calcular las órbitas, hacia dónde van las cosas, y luego podemos comenzar a hacer retroceder el reloj y ver si podemos obtener una imagen coherente de cuándo cayeron las cosas”, dijo.

No podríamos nombrarlo como un objeto como una galaxia, porque en realidad no sabemos si la firma que vemos es de un objeto grande que se interrumpe o de siete objetos más pequeños que se interrumpen. Es por eso que nos referimos a ella como una estructura en lugar de ser una galaxia en particular”.

Los resultados iniciales de la Estructura Dulais surgieron de dos estudiantes de honor que exploraron los datos: Tim Adams de la Universidad de Sydney y Yuan Li de la Universidad de Auckland, quienes, para sorpresa del Profesor Lewis, tropezaron con evidencia de sobras en la espiral de la galaxia.

“Tuvimos una pista de que algo estaba pasando en su trabajo de honor”, ​​dijo. “Casi sabes lo que va a salir al final, pero cuando se acercan a ti y te dicen: ‘Sigo recibiendo esta señal y es un poco raro’, ahí es cuando se vuelve muy emocionante».

“Ha abierto una nueva puerta en términos de nuestra comprensión. Pero exactamente lo que nos dice, creo que todavía tenemos que resolverlo”.

El Profesor Lewis trabaja en el Instituto de Astronomía de Sídney dentro de la Facultad de Física de la Universidad de Sídney. Ha publicado tres libros relacionados con la cosmología, el más reciente de los cuales es “¿De dónde vino el universo? Y otras cuestiones cósmicas”.

Fuente: Universidad de Sídney.

Artículo original: A dark stream sheds new light on the life of galaxies‘. Philip Ritchie. November 16, 2022.

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