Un equipo de astrónomos liderado por el Centro de Astrofísica de Harvard y el Smithsonian han conseguido por primera vez descubrir mediante la arqueología galáctica el pasado de una galaxia más allá de la Vía Láctea. Este método examina firmas químicas detalladas en el espacio para revelar cómo se forman y evolucionan las galaxias con el tiempo.
El estudio fue publicado hoy. Naturaleza AstronomíaIntroduce una nueva forma de estudiar cómo evolucionan las galaxias distantes y establece un campo emergente conocido como “arqueología exótica”.
“Esta es la primera vez que se utiliza un método de arqueología química con tanto detalle fuera de nuestra propia galaxia”, dijo la autora principal Lisa Keoley, profesora de Harvard y directora del Centro de Astrofísica. “Queremos entender cómo llegamos aquí. ¿Cómo se formó nuestra propia Vía Láctea y cómo terminamos con el oxígeno que respiramos ahora?”
Mapeo de NGC 1365 con fórmula química
Para llevar a cabo el estudio, los investigadores utilizaron observaciones del Typhoon Survey con el telescopio Irene du Pont en el Observatorio Las Campanas. Se centraron en NGC 1365, una galaxia espiral cercana cuyo amplio disco mira hacia la Tierra, proporcionando una vista clara. Esto permite a los científicos acercarse y analizar regiones individuales donde se están formando activamente.
Las estrellas jóvenes y calientes emiten una intensa radiación ultravioleta, que energiza el gas cercano, explica Keoley. Cuando esto sucede, elementos como el oxígeno producen líneas de luz estrechas y distintas que se pueden medir.
Los astrónomos ya saben que los centros galácticos tienden a ser más ricos en elementos pesados como el oxígeno, mientras que las regiones exteriores tienen menos. Estos patrones están moldeados por varios procesos, incluido cuándo y dónde se formaron y explotaron las estrellas como supernovas, cómo el gas entró o salió de la galaxia y las interacciones con otras galaxias en el pasado.
Siguiendo la evolución de 12 mil millones de años de galaxias
Al mapear cómo varían los niveles de oxígeno en NGC 1365 y comparar esas observaciones con simulaciones avanzadas del Proyecto Illustris, el equipo reconstruyó cómo evolucionó la galaxia durante más de 12 mil millones de años. Estas simulaciones rastrean el movimiento del gas, la formación de estrellas, la actividad de los agujeros negros y los cambios químicos desde el Big Bang hasta la actualidad.
Los investigadores examinaron casi 20.000 galaxias simuladas e identificaron una que se parecía mucho a NGC 1365. Esta comparación les permitió reconstruir las posibles historias de crecimiento y fusiones de galaxias.
Sus hallazgos indican que la región central se formó temprano y rápidamente se enriqueció con oxígeno. Por el contrario, las regiones exteriores se formaron lentamente a lo largo de miles de millones de años mediante fusiones repetidas con galaxias enanas más pequeñas. Los brazos espirales exteriores probablemente se formaron más recientemente y fueron alimentados por gas y estrellas generadas durante estas interacciones.
“Es emocionante ver que nuestras simulaciones coinciden tan estrechamente con los datos de otras galaxias”, dijo Lars Hornqvist, profesor Mallinckrodt de Astrofísica en Harvard y astrónomo CFA. “Este estudio muestra que los procesos astronómicos que modelamos en las computadoras están dando forma a galaxias como NGC 1365 durante miles de millones de años”.
Una nueva herramienta para comprender la formación de galaxias
En general, los resultados sugieren que NGC 1365 comenzó como una galaxia relativamente pequeña y gradualmente creció hasta convertirse en una espiral gigante a través de múltiples fusiones con vecinos más pequeños.
Keoley dijo que el trabajo destaca cómo las firmas químicas en el gas de una galaxia pueden usarse para descubrir su pasado, estableciendo la arqueología extragaláctica como un método nuevo y poderoso.
“Esta investigación muestra muy bien cómo se pueden hacer observaciones directamente respaldadas por la teoría”, dijo. “Creo que también afectará la forma en que trabajamos juntos como teóricos y observadores, porque este proyecto fue 50 por ciento teoría y 50 por ciento observación, y no se puede hacer lo uno sin lo otro. Se necesitan ambos para llegar a estas conclusiones”.
¿Qué significa esto para la Vía Láctea?
El estudio de galaxias como NGC 1365, que es similar a la Vía Láctea, permite a los astrónomos determinar si la historia de nuestra propia galaxia es típica o inusual, y comprender mejor los diferentes caminos que toman las galaxias a medida que evolucionan.
“¿Todas las galaxias espirales se forman de la misma manera?” preguntó Keoli. “¿Cuáles son las diferencias en su composición? ¿Dónde se distribuye ahora su oxígeno? ¿Es nuestra Vía Láctea diferente o única? Estas son las preguntas que queremos responder”.
