Uno de los mayores misterios de la astronomía, y uno de los más difíciles de resolver, se refiere a la formación y evolución de las galaxias. ¿Cómo eran los primeros? ¿Cómo creció tanto?
Una pequeña galaxia a solo 20 millones de años luz de distancia puede ser parte del rompecabezas.
Una diferencia crucial entre el universo poco después del Big Bang y el universo en el que nos encontramos hoy es la diferencia en la metalicidad. El universo primitivo estaba hecho casi en su totalidad de los dos elementos más livianos, hidrógeno y helio. Entonces, las estrellas en las galaxias más antiguas contenían hidrógeno y helio. Así como vivieron y murieron generaciones de estrellas, el universo se llenó de elementos más pesados, cosas como el carbono, el oxígeno y el hierro, que los astrónomos llaman metales. Las estrellas forman estos minerales por nucleosíntesis y luego los liberan al universo cuando mueren, para ser absorbidos por las próximas generaciones de formación estelar. Los elementos más pesados son importantes en la formación de planetas como la Tierra y formas de vida como la nuestra.
Entonces, una galaxia joven con muy pocos metales es una bola extraña, y observarla puede ser como mirar atrás en el tiempo.
«Al principio, no nos dimos cuenta de lo especial que es esta pequeña galaxia».
Profesor Barbel Korypalski, coautor, CSIRO.
La pequeña galaxia se llama HIPASS J1131–31. Pero su apodo, Peekaboo, es más descriptivo. Esto se debe a que, en los últimos 50 a 100 años, una estrella de primer plano que se mueve rápidamente ha estado bloqueando la vista de Peekaboo, lo que permite que el Hubble y otros telescopios lo vean mejor.
«Descubrir la galaxia Peekaboo es como descubrir una ventana directa al pasado, lo que nos permite estudiar su duro entorno y sus estrellas con un nivel de detalle inalcanzable en el universo lejano», dijo el astrónomo Gagandeep (Deep) Anand de la Agencia Espacial. Telescope Science Institute y coautor del nuevo estudio sobre las intrigantes propiedades de peekaboo.
Ahora que la estrella que interfiere se ha alejado más, los astrónomos están estudiando la metalicidad de la joven galaxia y otras propiedades. Los resultados de estas observaciones aparecen en un nuevo artículo en la revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society titulado «Pekkaboo: The Very Metal-poor Dwarf Galaxy HIPASS J1131–31». El autor principal es ID Karachentsev de Observatorio Astrofísico Especial de la Academia Rusa de CienciasNizhny-Arkhyz, Karachay-Cherkessia.
Como galaxia enana, contiene muchas menos estrellas que las galaxias masivas como nuestra Vía Láctea. Sorprendentemente, a pesar de que Peekaboo está a 20 millones de años luz de distancia, el Telescopio Espacial Hubble pudo resolver alrededor de 60 de sus estrellas individuales. Las observaciones con Hubble y otras instalaciones como el Gran Telescopio de Sudáfrica (SALT) han demostrado que su población estelar tiene solo unos pocos miles de millones de años. Estas estrellas jóvenes deben tener una metalicidad más alta que la que tienen porque muchas estrellas vivieron y murieron antes de formarse.
El profesor Purple Korypalski, astrónomo de la agencia científica nacional australiana CSIRO, descubrió por primera vez el cucú hace 20 años y es coautor del nuevo artículo.
«Al principio, no nos dimos cuenta de lo especial que era esta pequeña galaxia», dijo Koripalski sobre Peekaboo. «Ahora, con los datos recopilados del Telescopio Espacial Hubble, el Gran Telescopio Sudafricano (SALT) y otros, sabemos que la galaxia Peekaboo es una de las galaxias más pobres en minerales jamás descubiertas».
Las galaxias del universo local suelen contener una buena proporción de estrellas antiguas que tienen miles de millones de años. Estas se llaman estrellas de rama gigante roja (RGB), y son tan viejas que abandonaron la secuencia principal, dejaron de fusionar hidrógeno en helio, aumentaron de tamaño y se enfriaron. Debido a que es más fresco, aparece rojo.
Pero Peekaboo carece de una cantidad similar de estrellas rojas más antiguas. En cambio, Peekaboo es una galaxia enana azul compacta, cuyo color azul indica una alta proporción de estrellas jóvenes y calientes. Tiene algunas estrellas RGB, pero no tantas como se esperaba. «En cada caso, RGB es muy insustancial en comparación con la población joven aparente», escribieron los autores, describiendo a Peekaboo y algunas galaxias similares que conocemos. Dado que estas estrellas azules calientes son tan jóvenes, deben tener una metalicidad más alta.
Peekaboo es extraordinariamente divertido, pero no del todo único. «La galaxia enana compacta Peekaboo con una densidad de población estelar joven y una metalicidad muy baja no es exclusiva de su tamaño local», escribieron en su artículo.
«Debido a que Peekaboo está tan cerca de nosotros, podemos hacer observaciones detalladas, lo que abre las posibilidades de ver un entorno que se asemeja al universo primitivo con un detalle sin precedentes».
Deep Anand, coautor del artículo, Instituto de Ciencias del Telescopio Espacial.
Peekaboo es un ejemplo de una galaxia extremadamente pobre en minerales (XMP). ¿Qué la diferencia de otras galaxias XMP en el universo local, como Soy Zwicky 18, es su proximidad a la Tierra. Está a solo unos 20 millones de años luz de distancia, casi cerca en términos astronómicos, mientras que otras galaxias XMP con las que estamos familiarizados están al doble de esa distancia.
El cúmulo estelar convierte a Peekaboo en una de las galaxias más pequeñas y menos metálicas del Universo Local. Han pasado 13 mil millones de años en el universo local, y Peekaboo debería haber desarrollado una metalicidad más alta que la que tuvo. (término «universo local» Describe una región en el espacio centrada en un observador con radio R < 300 Mpc (z < 0.1) que contiene estructuras a gran escala como cúmulos, vacíos, cúmulos y supercúmulos. Es una escala lo suficientemente grande como para que el universo muestre tanto homogéneo Y el simétrico.)
Lo que pueda decirnos peekaboo sobre la evolución de las galaxias tendrá que esperar. Este estudio se basa en las observaciones de una encuesta llamada All Known Survey of Near Galaxies, y la misión del Hubble era recopilar la mayor cantidad de datos posible sobre tantas galaxias cercanas como fuera posible. El siguiente paso es centrarse en Peekaboo con Hubble y JWST para estudiar las estrellas y la metalicidad de la pequeña galaxia con más detalle. Por eso es tan importante su proximidad con nosotros.
«Debido a que peekaboo está tan cerca de nosotros, podemos hacer observaciones detalladas, lo que abre las posibilidades de ver un entorno que se asemeja al universo primitivo con un detalle sin precedentes», dijo Anand.
En este momento, hay incertidumbre sobre Peekaboo. «La situación con cucú es ciertamente ambigua», escribieron los autores en su conclusión. ¿Cómo podía tener una metalurgia tan baja después de pasar 13 mil millones de años en el universo local?
En cuanto al rompecabezas de cómo se forman y evolucionan las galaxias, Peekaboo puede terminar siendo una pieza interesante. Tendremos que esperar las notas de seguimiento del equipo para averiguarlo.
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