Como sugiere su nombre, las galaxias ultradifusas, o UDG, son galaxias enanas cuyas estrellas se extienden por una vasta región, lo que da como resultado un brillo superficial extremadamente bajo, lo que las hace muy difíciles de detectar. Varias preguntas sobre las UDG permanecen sin respuesta: ¿Cómo terminaron estas galaxias enanas tan extendidas? ¿Son sus halos de materia oscura, los halos de materia invisible que rodean las galaxias, especiales?
Laura Sales. Crédito de la imagen: UCR / Stan Lim
Ahora, un equipo internacional de astrónomos, codirigido por Laura Sales , astrónoma de la Universidad de California, Riverside, informa en Nature Astronomy que ha utilizado simulaciones sofisticadas para detectar algunas UDG “apagadas” en entornos de baja densidad en el universo. . Una galaxia apagada es aquella que no forma estrellas.
“Lo que hemos detectado está en desacuerdo con las teorías de la formación de galaxias, ya que se requiere que las enanas apagadas estén en cúmulos o entornos grupales para eliminar el gas y dejar de formar estrellas”, dijo Sales, profesor asociado de física y astronomía . “Pero las UDG apagadas que detectamos están aisladas. Pudimos identificar algunas de estas UDG apagadas en el campo y rastrear su evolución hacia atrás en el tiempo para mostrar que se originaron en órbitas “backsplash”(salpicaduras).
Aquí, “en el campo” se refiere a galaxias aisladas en entornos más tranquilos y no en un entorno de grupo o cúmulo. Sales explicó que una galaxia backsplash es un objeto que parece una galaxia aislada hoy, pero que en el pasado era un satélite de un sistema más masivo, similar a un cometa, que visita nuestro sol periódicamente, pero pasa la mayor parte de su viaje de forma aislada. lejos de la mayor parte del sistema solar.
“Las galaxias aisladas y las galaxias satélite tienen propiedades diferentes porque la física de su evolución es bastante diferente”, dijo. “Estas galaxias de “salpicaduras” son intrigantes porque comparten propiedades con la población de satélites en el sistema al que alguna vez pertenecieron, pero hoy se observa que están aisladas del sistema”.
Las galaxias enanas son pequeñas galaxias que contienen entre 100 millones y algunos miles de millones de estrellas. En contraste, la Vía Láctea tiene entre 200 mil millones y 400 mil millones de estrellas. Si bien todas las UDG son galaxias enanas, todas las galaxias enanas no son UDG. Por ejemplo, a una luminosidad similar, las enanas muestran una amplia gama de tamaños, desde compactos hasta difusos. Los UDG son el final de la mayoría de los objetos extendidos a una luminosidad determinada. Un UDG tiene el contenido estelar de una galaxia enana, 10-100 veces más pequeña que la Vía Láctea. Pero su tamaño es comparable al de la Vía Láctea, lo que le confiere un brillo superficial extremadamente bajo que la hace especial.
A la izquierda, una de las galaxias ultradifusas que se analizó en la simulación. A la derecha, la imagen de la galaxia DF2, que es casi transparente. Crédito de la imagen: ESA / Hubble
Sales explicó que el halo de materia oscura de una galaxia enana tiene una masa al menos 10 veces más pequeña que la Vía Láctea, y el tamaño escala de manera similar. Sin embargo, las UDG rompen esta regla y muestran una extensión radial comparable a la de galaxias mucho más grandes.
“Una de las teorías populares para explicar esto era que las UDG son ‘Vías Lácteas fallidas’, lo que significa que estaban destinadas a ser galaxias como nuestra propia Vía Láctea, pero de alguna manera no lograron formar estrellas”, dijo José A. Benavides, un estudiante de posgrado en la Instituto de Astronomía Teórica y Experimental de Argentina y primer autor del trabajo de investigación . “Ahora sabemos que este escenario no puede explicar todas las UDG. Así que están surgiendo modelos teóricos en los que más de un mecanismo de formación puede formar estos objetos ultradifusos ”.
Según Sales, el valor del nuevo trabajo es doble. Primero, la simulación utilizada por los investigadores, llamada TNG50, predijo con éxito UDG con características similares a las UDG observadas. En segundo lugar, los investigadores encontraron unos pocos UDG desactivados raros para los que no tienen mecanismo de formación.
La imagen muestra la caída de una galaxia ultradifusa azul en un sistema de galaxias y su posterior expulsión como una galaxia ultradifusa roja (habiendo perdido ya su gas). Crédito de la imagen: Vanina Rodríguez / UC Riverside
“Usando TNG50 como una ‘máquina del tiempo’ para ver cómo las UDG llegaron a donde están, descubrimos que estos objetos eran satélites varios miles de millones de años antes, pero fueron expulsados a una órbita muy elíptica y parecen aislados hoy”, dijo.
Los investigadores también informan que, de acuerdo con sus simulaciones, las UDG apagadas pueden representar comúnmente el 25% de una población ultradifusa de galaxias. En las observaciones, sin embargo, este porcentaje es mucho menor.
“Esto significa que muchas galaxias enanas que acechan en la oscuridad pueden haber pasado desapercibidas para nuestros telescopios”, dijo Sales. “Esperamos que nuestros resultados inspiren nuevas estrategias para estudiar el universo de baja luminosidad, lo que permitiría un censo completo de esta población de galaxias enanas”.
El estudio es el primero en resolver la gran cantidad de entornos, desde enanos aislados hasta enanos en grupos y cúmulos, necesarios para detectar UDG y con una resolución lo suficientemente alta para estudiar su morfología y estructura.
A continuación, el equipo de investigación continuará su estudio de UDG en simulaciones TNG50 para comprender mejor por qué estas galaxias están tan extendidas en comparación con otras galaxias enanas con el mismo contenido estelar. Los investigadores utilizarán el telescopio Keck en Hawái, uno de los telescopios más poderosos del mundo, para medir el contenido de materia oscura de los UDG en el cúmulo de Virgo, el cúmulo de galaxias más cercano a la Tierra.
“Los telescopios del futuro, como el Large Synoptic Survey Telescope o el Roman Space Telescope, entrarán en funcionamiento en los próximos cinco a 10 años con la capacidad de detectar muchos más de estos intrigantes UDG”, dijo Sales.
El estudio fue parcialmente financiado por un premio CAREER de la National Science Foundation y una subvención del Programa de Teoría Astrofísica de la NASA a Sales.
Fuente: UC Riverside
