Cómo nacen las Galaxias: "SHARDS" o la búsqueda de respuestas
Una de las grandes preguntas que se plantea actualmente en Astrofísica es cómo nacen los objetos celestes, cuál es su proceso de formación. Entre estos objetos, las galaxias nos brindan una de las mayores cuestiones: ¿se forman por acumulación de otras galaxias o existe algún otro proceso que aún desconocemos?
Dar respuesta a esta y otras preguntas es el objetivo del proyecto SHARDS (Survey for High-Redshift Absorption Red and Dead Sources, Exploración de galaxias rojas y muertas con absorción a alto desplazamiento al rojo), que pretende detectar decenas de miles de galaxias a distintas distancias y, a través de su estudio detallado, comprender en mayor profundidad cómo se han formado las galaxias a lo largo de la vida del Universo.
El proyecto, liderado por Pablo. G. Pérez González, astrofísico español de la Universidad Complutense de Madrid (UCM) y que cuenta con la colaboración de más de 20 investigadores de distintos países, va a utilizar, a partir de marzo, 20 noches de tiempo de observación obtenido en el Gran Telescopio Canarias (GTC) para obtener las imágenes más profundas en el mayor número de longitudes de onda realizadas en cualquier telescopio hasta la fecha. Este proyecto forma parte del Programa ESO-GTC, por el que astrónomos de cualquier país socio del Observatorio Europeo del Hemisferio Austral (/European Southern Observatory/ - ESO) tienen acceso al tiempo de observación con GTC como parte de la cuota de entrada de España en ESO. Las actividades de SHARDS están siendo financiadas por el Ministerio de Ciencia e Innovación. Asimismo, el proyecto Consolider-GTC ha financiado la compra de los filtros que son precisos para su ejecución.
El modelo jerárquico
Actualmente casi todos los científicos coinciden en que el proceso de formación de galaxias se produjo siguiendo lo que denominan un "modelo jerárquico". Este modelo establece que las galaxias más grandes (elípticas como la de la figura 1) que vemos a nuestro alrededor se formaron poco a poco como resultado de la unión de galaxias más pequeñas.
A lo largo de la vida del Universo, las estrellas se van formando en sistemas pequeños. Las galaxias más grandes aparecen tras "choques" de sistemas de tamaño parecido o episodios de "canibalismo galáctico" (en el que una galaxia más grande se fusiona con galaxias más pequeñas), lo que da como resultado un objeto más grande, tanto en tamaño como en masa. Además, en estas fusiones de galaxias, se desencadenan procesos extremadamente intensos de formación de nuevas estrellas, lo que ayuda a hacer crecer las galaxias y a darles a algunas la forma espiral que las caracteriza.
Sin embargo, en los últimos años, gracias al telescopio espacial Hubble y a los telescopios más grandes del mundo (por ejemplo, los Keck o Subaru, en Hawaii, o VLT en Chile), se han descubierto galaxias lejanas muy masivas, lo que significa que ya estaban formadas en una época primitiva del Universo. Además, estas galaxias parecen tener estrellas bastante viejas y ninguna formación estelar reciente. Se suele decir que están galaxias están "muertas", pues ya no forman estrellas y su "nacimiento" es muy temprano en la historia del Universo.
Glaxias rojas y muertas
La existencia de este tipo de galaxias parece contradecir el modelo jerárquico ampliamente aceptado por los astrónomos, ya que supone la existencia de galaxias muy masivas que además son muy viejas y no se han formado pausadamente por fusiones de sistemas menos masivos. Estas galaxias se encuentran a una gran distancia y, por tanto, son muy tenues, tanto como una vela puesta en la Luna, si la viéramos desde la Tierra. Además son muy rojas como consecuencia de su lejanía, y de la presencia de estrellas viejas, ya que siendo galaxias evolucionadas, las estrellas más calientes y azules han muerto ya, dejando sólo estrellas relativamente frías y rojas/amarillentas como el Sol.
También suelen ser muy compactas, acumulando una gran cantidad de estrellas en un volumen muy pequeño y alcanzando una densidad tan grande como los cúmulos estelares más densos de nuestra Galaxia, pero con una masa cientos de miles de veces superior.
Con el fin de comprender mejor los procesos de formación y evolución de galaxias es necesario estudiar en detalle las propiedades de esas galaxias rojas y muertas. Algunas de estas propiedades, quizás las más importantes, son su masa estelar, la edad de sus estrellas, su tamaño, su historia previa, es decir, cómo han formado las estrellas que tiene, si de forma súbita en un brote corto de formación estelar o de forma continua, etc.
Para poder realizar este análisis observacional detallado se necesita un gran telescopio que sea capaz de captar la luz de objetos muy débiles, como es el caso del GTC, el mayor telescopio de su tipo, con un espejo primario de más de 10 metros de diámetro. Además hay que observar esas galaxias en el mayor número de longitudes de onda posibles para medir con precisión su color y así obtener información sobre las estrellas de las que están compuestas.
Unas características muy importantes que delatan la presencia de estrellas evolucionadas en una galaxia son las bandas de absorción estelar, como las que se ven en la Figura 3. Estas bandas son zonas donde las estrellas viejas emiten menos luz y que sirven para conocer su composición y su edad.
Este es el objetivo de SHARDS, un gran proyecto observacional cuya meta es ayudarnos a comprender mejor cómo se formaron las galaxias.
Pies de imagen
[1] Pie Figura 1: NGC1132, una galaxia elíptica típica del Universo Local. Esta galaxia es probablemente los restos de un grupo de galaxias que se fusionaron en el pasado. Algunas galaxias todavía se están fusionando en la actualidad, y se ven en la imagen como pequeños satélites orbitando alrededor de NGC1132. Créditos: NASA/ ESA/ STScI/ AURA (The Hubble Heritage Team) - ESA/Hubble Collaboration.
[2] Pie Figura 2: Ejemplo de fusión galáctica en una galaxia distante. Varias decenas de objetos están uniéndose para dar al final una elíptica como la de la Figura 1. En el proceso se forman estrellas nuevas que se concentran en brotes (en azul en la imagen). Créditos: NASA, ESA, George Miley and Roderik Overzier (Leiden Observatory, the Netherlands).
[3] Pie Figura 3: Ejemplos de galaxias distantes rojas y muertas. Se puede observar que la mayor parte de ellas son muy compactas y rojas. A través del estudio de su emisión en distintos colores (como se observa en cada panel) se pueden conocer propiedades como la edad o la cantidad de estrellas que alberga cada galaxia. Créditos: Enlace al artículo.
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