Descubren el origen de estructuras formadas en galaxias como la Vía Láctea

Un equipo científico internacional liderado por investigadores españoles del Centro de Astrobiología (CAB, CSIC-INTA) y en el que participa el Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC), determinaron el origen de estructuras formadas en galaxias como la Vía Láctea.

Según informó el IAC (con sede en las Islas Canarias), los investigadores estudiaron con una muestra representativa de galaxias de disco y esferoidales (sin disco) presentes en una zona del cielo profundo localizada en la constelación de la Osa Mayor para caracterizar las propiedades de las poblaciones estelares de los bulbos galácticos. 

Los resultados de este estudio se publicaron en la revista The Astrophysical Journal, se señala en un comunicado del IAC.

Los investigadores centraron su estudio en las galaxias masivas, de disco y esferoidales, utilizando los datos espaciales procedentes del telescopio espacial Hubble y los espectrales procedentes del proyecto SHARDS (Survey for High-z Absorption Red and Dead Sources).

Este último es un programa de observaciones de toda la región GOODS-N (Great Observatories Origins Deep Survey - North) en 25 filtros realizado con el instrumento OSIRIS del Gran Telescopio Canarias (GTC), el mayor telescopio óptico e infrarrojo del mundo situado en el Observatorio del Roque de los Muchachos (Garafía, isla canaria de La Palma).

Según el IAC, el análisis de los datospermitió descubrir algo inesperado: los bulbos de las galaxias de disco se formaron en dos oleadas. 

Un tercio de los bulbos en galaxias de disco se formaron en torno a un desplazamiento al rojo igual a 6.2, lo que corresponde a una época temprana del Universo, cuando éste solo tenía un 5% de su edad actual, unos 900 millones de años. 

Esos bulbos son las "reliquias de las primeras estructuras formadas en el Universo, que hemos hallado escondidas en galaxias de disco cercanas", señala Luca Costantin, investigador del CAB a través del programa de Atracción de Talento de la Comunidad de Madrid y autor principal del estudio.

Además, casi dos tercios de los bulbos observados presentan un valor medio del desplazamiento al rojo en torno a 1.3, lo que sugiere que su formación es mucho más reciente, correspondiente a unos cuatro mil millones de años o casi un 35% de la edad del Universo.

Una característica peculiar que permite distinguir entre ambas olas es que los bulbos centrales de la primera, los más antiguos, son más compactos y densos que los formados en la segunda, más recientes, se explica en el comunicado.

Y los datos procedentes de las galaxias esferoidales de la muestra evidencian un valor medio de desplazamiento al rojo de 1.1, lo que parece indicar que se formaron en la misma época que los bulbos de la segunda ola.

Para Jairo Méndez Abreu, investigador español de la Universidad de Granada (UGR) y coautor del artículo y anteriormente investigador postdoctoral Severo Ochoa del IAC, la idea que hay detrás de la técnica utilizada para observar las estrellas del bulbo central es bastante simple.

Pese a ello, añadió, ha sido imposible aplicarla hasta el reciente desarrollo de metodologías que permitieron separar la luz procedente de las estrellas del bulbo central de las del disco, en concreto los algoritmos GASP2D y C2D, que "hemos desarrollado recientemente y que han permitido alcanzar una precisión sin precedentes".

Otro resultado importante de este estudio es que las dos olas de formación de bulbos no solo se distinguen en términos de edades estelares, sino también en términos de ritmos de formación estelar.

Los datos indican que las estrellas de los bulbos de la primera ola se formaron rápidamente, en escalas de tiempo típicas de 200 millones de años. 

Por el contrario, una fracción significativa de las estrellas de los bulbos de la segunda ola requirió tiempos de formación hasta cinco veces más largos, del orden de mil millones de años.

"Hemos encontrado que el Universo tiene dos maneras de formar la parte central de galaxias como la nuestra: empezando pronto y dándose mucha prisa, o tomándose su tiempo para comenzar y acabar también formando un gran número de estrellas en lo que se conoce como el bulbo", comenta Pablo G. Pérez González, investigador del CAB e investigador principal del proyecto SHARDS.

En palabras de Antonio Cabrera, jefe de Operaciones Científicas del GTC, "SHARDS es un ejemplo perfecto de lo que permite la combinación de la enorme capacidad colectora del GTC y las extraordinarias condiciones del Observatorio del Roque de los Muchachos, al producir 180 horas de datos con una excelente calidad de imagen, imprescindible para detectar los objetos aquí analizados".

Paola Dimauro, investigadora del Observatório Nacional de Brasil y coautora del trabajo, señala que este estudio permitió explorar la evolución morfológica y la historia del ensamblaje de los componentes estructurales de las galaxias, al modo de los estudios arqueológicos, analizando la información codificada en los millones de estrellas de cada galaxia.

Lo interesante, agregó, fue hallar que no todas las estructuras surgieron en el mismo momento, ni de la misma manera.

Los resultados del estudio permiten establecer un "curioso paralelismo" entre la formación y evolución a lo largo del tiempo de las galaxias de disco estudiadas y la creación y desarrollo de una gran ciudad a lo largo de los siglos. 

Así, igual que se observa que algunas grandes ciudades cuentan con un centro histórico, más antiguo y que alberga los edificios más viejos en calles abigarradas y estrechas, los resultados de este trabajo sugieren que algunos de los centros de galaxias masivas de disco albergan en realidad algunos de los esferoides más antiguos formados en el Universo, que han ido adquiriendo nuevo material formando discos, nuevos barrios periféricos en nuestra analogía, más lentamente.