Un equipo de investigación internacional dirigido por la Universidad de Oxford ha identificado una de las estructuras giratorias más grandes jamás observadas. El objeto es una delgada cadena de galaxias incrustadas en un enorme filamento cósmico a unos 140 millones de años luz de la Tierra. Los hallazgos fueron publicados en Monthly Notices of the Royal Astronomical Society y podrían proporcionar pistas importantes sobre cómo se formaron las galaxias en el universo primitivo.
Los filamentos cósmicos son las estructuras más grandes conocidas en el universo. Son enormes redes de galaxias y materia oscura en forma de hilos que forman la estructura de la red cósmica. Estos filamentos también actúan como vías que transportan materia y momento angular hacia la galaxia. Los filamentos vecinos, donde muchas galaxias giran en la misma dirección y donde toda la estructura parece girar, son particularmente valiosos para estudiar cómo las galaxias adquieren su espín y su gas. También ofrecen una forma de probar ideas sobre cómo se desarrolla la rotación a lo largo de millones de años luz.
Una delgada línea de galaxias ricas en gas
En este estudio, los investigadores identificaron 14 galaxias cercanas ricas en gas hidrógeno dispuestas en una línea estrecha y alargada de unos 5,5 millones de años luz de largo y unos 117.000 años luz de ancho. Esta delgada estructura se encuentra dentro de un filamento cósmico mucho más grande que se extiende alrededor de 50 millones de años luz y contiene más de 280 galaxias adicionales. Muchas de las finas hebras parecen girar en la misma dirección que los filamentos galácticos, mucho más de lo que se esperaría si su orientación fuera aleatoria. Este descubrimiento desafía los modelos existentes y sugiere que las estructuras cósmicas a gran escala pueden dar forma a la rotación de las galaxias con más fuerza o durante períodos más largos de lo que se creía anteriormente.
El equipo también descubrió que las galaxias en lados opuestos de la columna central del filamento se mueven en direcciones opuestas. Este patrón indica que todo el filamento gira como una sola estructura. Aplicando modelos de dinámica de filamentos, los investigadores estimaron una velocidad de rotación de unos 110 km/s y calcularon que el radio de la densa región central del filamento es de unos 50 kiloparsecs (unos 163.000 años luz).
Una galaxia como una taza de té en un paseo giratorio
La coautora principal, la Dra. Laila Jung (Departamento de Física de la Universidad de Oxford) explica por qué este descubrimiento se destaca: “Lo que hace que esta estructura sea excepcional no es solo su tamaño, sino la combinación de alineación de giro y velocidad de rotación. Se puede comparar con un paseo en taza de té en un parque temático. Cada galaxia es como una plataforma, plataforma de giro, alineación de giro. Esta doble velocidad nos da una visión poco común de cómo viven. Obtienen su giro de estructuras más grandes”.
Los filamentos parecen ser relativamente jóvenes y en gran parte intactos. La abundancia de galaxias ricas en gas y su bajo movimiento interno, descrito como un estado llamado “dinámicamente frío”, indican que aún se encuentra en las primeras etapas de desarrollo. Dado que el hidrógeno es el ingrediente clave en la formación de nuevas estrellas, las galaxias con grandes reservas de hidrógeno recolectan o retienen activamente el combustible necesario para la formación de estrellas. Estos sistemas proporcionan una perspectiva valiosa sobre las etapas tempranas o en curso de la evolución de las galaxias que se están estudiando.
El gas rastreador fluye a través de la red cósmica
Las galaxias ricas en hidrógeno sirven como trazadores eficaces de cómo se mueve el gas a lo largo de los filamentos cósmicos. El hidrógeno atómico se ve fácilmente afectado por el movimiento, lo que lo hace particularmente útil para revelar cómo fluye el gas a través de los filamentos y hacia las galaxias. Estas observaciones ayudan a los científicos a comprender cómo el momento angular se mueve a través de la red cósmica y da forma a la formación, rotación y formación de estrellas de las galaxias.
El descubrimiento también podría ayudar a refinar los modelos de alineación interna de galaxias, lo que podría interferir con las mediciones en los próximos estudios de lentes débiles. Estas incluyen misiones como la nave espacial Euclid de la Agencia Espacial Europea y observaciones en el Observatorio Vera C. Rubin en Chile.
La coautora principal, la Dra. Madalina Tudorache (Instituto de Astronomía, Universidad de Cambridge/Departamento de Física, Universidad de Oxford), dijo: “Este filamento es un registro fósil de flujos cósmicos. Nos ayuda a comprender cómo las galaxias adquieren su giro y crecen con el tiempo”.
Combinando potentes telescopios y estudios
El equipo de investigación utilizó datos del radiotelescopio MeerKAT de Sudáfrica, uno de los radioobservatorios más potentes del mundo, compuesto por 64 antenas parabólicas interconectadas. El filamento giratorio fue identificado mediante un estudio del cielo profundo llamado MIGHTEE, dirigido por el profesor de Astrofísica Matt Jarvis (Departamento de Física de la Universidad de Oxford). Los datos de radio se combinaron con observaciones ópticas del Instrumento Espectroscópico de Energía Oscura (DESI) y el Sloan Digital Sky Survey (SDSS), revelando un filamento cósmico que muestra tanto un giro coherente de la galaxia como una rotación a gran escala.
El profesor Jarvis dijo: “Esto realmente demuestra la capacidad de combinar datos de diferentes observatorios para obtener una mayor comprensión de la estructura masiva y de cómo se forman las galaxias en el Universo. Estudios como este sólo pueden ser realizados por grandes grupos con diferente experiencia, y en este caso, fue realmente posible gracias a una Beca Avanzada del ERC, financiada por los autores de Front-UK.
En el estudio también participaron investigadores de la Universidad de Cambridge, la Universidad de Western Cape, la Universidad de Rhodes, el Observatorio de Radioastronomía de Sudáfrica, la Universidad de Hertfordshire, la Universidad de Bristol, la Universidad de Edimburgo y la Universidad de Ciudad del Cabo.
