La Vía Láctea representa un caso atípico entre galaxias similares

La Vía Láctea representa un caso atípico entre galaxias similares

Tres nuevos estudios codirigidos por científicos de Stanford revelan que el nacimiento de nuestra galaxia puede no ser típico de cómo evolucionaron otras galaxias.

Durante décadas, los científicos han utilizado la Vía Láctea como modelo para comprender cómo se forman las galaxias. Pero un trío de nuevos estudios plantea preguntas sobre si la Vía Láctea es realmente representativa de otras galaxias en el universo.

«La Vía Láctea ha sido un laboratorio de física increíble, incluso para la física de la formación de galaxias y la física de la materia oscura», dijo en un comunicado Risa Wechsler, profesora de Humanidades y Ciencias y profesora de física en la Escuela de Humanidades y Ciencias. «Pero la Vía Láctea es solo un sistema y puede no ser típica de cómo se formaron otras galaxias. Por eso es fundamental encontrar galaxias similares y compararlas».

Para lograr ese objetivo, Wechsler cofundó el proyecto Satellites Around Galactic Analogs (SAGA), dedicado a comparar galaxias similares en masa a la Vía Láctea. Después de más de una década de explorar el universo, el equipo de SAGA identificó y estudió 101 galaxias análogas similares a la Vía Láctea como un primer paso en su investigación en curso. Los resultados, publicados en tres estudios en la edición del 18 de noviembre de The Astrophysical Journal, revelan que, en muchos sentidos, la historia evolutiva de la Vía Láctea es diferente a la de otras galaxias de tamaño comparable.

«Nuestros resultados muestran que no podemos limitar los modelos de formación de galaxias solo a la Vía Láctea», dijo Wechsler, quien también es profesor de física de partículas y astrofísica en el Laboratorio Nacional de Aceleradores SLAC. «Tenemos que observar esa distribución completa de galaxias similares en todo el universo».

Además de Wechsler, el proyecto SAGA está dirigido por la profesora Marla Geha de la Universidad de Yale y Yao-Yuan Mao, exalumna de doctorado de Wechsler en Stanford, ahora profesora adjunta en la Universidad de Utah. Los tres son coautores de los estudios recién publicados.

La Vía Láctea está formada por materia atómica ordinaria, como hidrógeno y hierro. Pero la materia ordinaria sólo representa alrededor del 15% de la materia del universo. El 85% restante es materia oscura misteriosa e invisible.

«Nadie sabe de qué está hecha la materia oscura», dijo Wechsler. «No interactúa con la materia ordinaria ni con la luz. Probablemente hay materia oscura circulando a través de ti ahora mismo y ni siquiera lo sabes».

Los estudios muestran que las galaxias se forman dentro de regiones masivas de materia oscura llamadas halos. Un halo de materia oscura puede ser invisible, pero su enorme tamaño crea una fuerza gravitacional lo suficientemente fuerte como para atraer materia ordinaria del espacio y transformarla en estrellas y galaxias.

Un objetivo clave del sondeo SAGA es determinar cómo los halos de materia oscura afectan a la evolución galáctica. Para empezar, el equipo de SAGA se centró en los satélites galácticos, pequeñas galaxias que orbitan alrededor de galaxias anfitrionas mucho más grandes, como la Vía Láctea. Los investigadores identificaron cuatro de las galaxias satélite más brillantes de la Vía Láctea, incluidas las dos más grandes, conocidas como la Gran y Pequeña Nube de Magallanes (LMC y SMC). A continuación, los científicos llevaron a cabo una minuciosa búsqueda de satélites alrededor de otras galaxias anfitrionas de masa similar. Utilizando imágenes telescópicas, finalmente identificaron 378 galaxias satélite que rodeaban a 101 anfitrionas similares a la Vía Láctea.

«Hay una razón por la que nadie había intentado esto antes», dijo Wechsler. «Es un proyecto realmente ambicioso. Tuvimos que utilizar técnicas inteligentes para separar esas 378 galaxias en órbita de miles de objetos en el fondo. Es un verdadero problema de buscar una aguja en un pajar».

TRES ESTUDIOS

En uno de los tres nuevos estudios de SAGA, los investigadores descubrieron que el número de satélites por galaxia anfitriona varía de cero a 13. Los cuatro satélites observables de la Vía Láctea encajan en ese rango.

El estudio también reveló que las galaxias anfitrionas con satélites grandes, similares en tamaño a las galaxias masivas LMC y SMC de la Vía Láctea, tienden a tener más satélites en general. Pero la Vía Láctea en realidad alberga menos satélites que galaxias similares, lo que la convierte en un caso atípico entre sus pares.

Un segundo estudio se centró en la formación de estrellas en galaxias satélite, una métrica importante para comprender cómo evolucionan las galaxias. El estudio descubrió que en una galaxia anfitriona típica, los satélites más pequeños aún están formando estrellas. Pero en la Vía Láctea, la formación de estrellas solo ocurre en los satélites masivos LMC y SMC. Todos los satélites más pequeños han dejado de formar estrellas.

«Ahora tenemos un rompecabezas», dijo Wechsler. «¿Qué en la Vía Láctea causó que estos satélites pequeños y de menor masa vieran extinguida su formación estelar? Tal vez, a diferencia de una galaxia anfitriona típica, la Vía Láctea tiene una combinación única de satélites más antiguos que han dejado de formar estrellas y galaxias más nuevas y activas (la LMC y la SMC) que recientemente cayeron en el halo de materia oscura de la Vía Láctea».

El estudio también descubrió que la formación de estrellas generalmente se detiene en las galaxias satélite ubicadas más cerca de la galaxia anfitriona, tal vez debido a la atracción gravitatoria de los halos de materia oscura dentro y alrededor de la galaxia anfitriona.

«Para mí, la frontera es averiguar qué hace la materia oscura en escalas más pequeñas que la Vía Láctea, como en los halos de materia oscura más pequeños que rodean a estos pequeños satélites», dijo Wechsler.

El tercer estudio, dirigido por el investigador de doctorado de Stanford Yunchong «Richie» Wang, compara los nuevos datos con simulaciones por computadora y pide el desarrollo de un nuevo modelo de formación de galaxias basado en parte en el sondeo SAGA.

«SAGA proporciona un punto de referencia para avanzar en nuestra comprensión del universo a través del estudio detallado de las galaxias satélite en sistemas más allá de la Vía Láctea», dijo Wechsler. «Aunque terminamos nuestro objetivo inicial de mapear satélites brillantes en 101 galaxias anfitrionas, hay mucho más trabajo por hacer».

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