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25 de noviembre de 2008

Descubren un eslabón perdido en la cadena evolutiva de las galaxias

Imagen: STAGES/HST/SDSS

Astrónomos de dos colaboraciones internacionales separadas, lideradas por el Reino Unido, han descubierto un tipo de galaxia que representa un eslabón perdido en nuestra comprensión de su evolución. Galaxy Zoo, que utiliza voluntarios de la población en general para clasificar las galaxias y el proyecto de relevamiento de la evolución de las galaxias del telescopio espacial STAGES (por las siglas en inglés de Space Telescope A901/902 Galaxy Evolution Survey), ha utilizado su amplia base de datos para separar las funciones de "naturaleza" y "nutrición" en cambiar las galaxias de una variedad a otra.

Ambos estudios han identificado una población de inusuales galaxias espirales rojas que se encuentran camino a retirarse después de toda una vida de formar estrellas. Fundamentalmente, la naturaleza y nutrición parecen desempeñar un papel en esta transformación: la masa de una galaxia, así como ambiente local, son importantes para determinar cuándo y con qué rapidez acaba la formación de su estrella. Los trabajos de los científicos aparecerán juntos en una próxima edición de Monthly Notices del Royal Astronomical Society.

Astrónomos colocan a la mayoría de las galaxias normales en dos campos de acuerdo a su apariencia visual: ya sea sistemas en forma de disco como la Vía Láctea, o elípticas, colecciones de estrellas en forma de pelota de rugby. En la mayoría de los casos, la forma de la galaxia combina con su color: las galaxias espirales parecen azules porque todavía están formando vigorosamente estrellas calientes jóvenes. Las galaxias elípticas, por otra parte, son en su mayoría viejas, muertas y rojas, y tienden a agruparse en regiones de hacinamiento en el espacio.

El equipo de Galaxy Zoo examinó la relación entre las formas y colores de más de un millón de galaxias utilizando imágenes del mayor relevamiento del Universo local de toda la historia, el relevamiento digital del cielo de Sloan (SDSS) y la ayuda de cientos de miles de voluntarios del público en general. Un ingrediente clave de su éxito fue la clasificación confiable de la apariencia de las galaxias a través de la observación, en lugar de transmitir la propensión de error de las mediciones realizadas por la computadora.

Sorprendentemente, encontraron que muchas de las galaxias rojas, en las regiones más pobladas, son en realidad galaxias espirales, resistiendo a la tendencia de las galaxias rojas a ser de forma elíptica. Estas galaxias espirales rojas pueden ser el arma humeante que los astrónomos han estado buscando.

El Dr. Steven Bamford, investigador de postdoctorado del STFC en la Universidad de Nottingham, encabezó el estudio del Galaxy Zoo. "Para tener brazos espirales, las galaxias espirales, deben haber sido normales de color azul, hasta hace poco. Pero, por alguna razón, su formación de estrellas se ha detenido, y se han convertido en rojas. Cualquiera que haya sido la causa que detuvo la formación de estrellas no pudo haber sido particularmente violenta, o hubiese destruido el delicado patrón de espiral". El equipo del Galaxy Zoo llega a la conclusión que debe ser un proceso muy sutil; tal que termina la formación de estrellas, pero no perturba la forma de la galaxia.

Mientras Galaxy Zoo buscaba las propiedades en bruto de millones de galaxias a través de una gran porción de cielo, el proyecto STAGES tuvo un enfoque complementario por examinar en detalle el tipo de vecindario donde estas transformaciones se espera que ocurran. El Dr. Christian Wolf, investigador avanzado de STFC, en la Universidad de Oxford, apuntó el telescopio espacial Hubble hacia una región del espacio llena de galaxias conocida como el Supercúmulo A901/902. Al igual que el equipo de Galaxy Zoo, el Dr. Wolf también ha descubierto un sorprendente número de galaxias espirales en el supercúmulo que son de color rojo.

Por lo tanto, ¿la formación de estrellas en estas galaxias rojas espirales ha sido completamente acabada? La respuesta es no: a pesar de su color, las espirales rojas están, en realidad, formando estrellas detrás de un velo de polvo. Invisible a nuestro ojo (o al del Hubble), esta formación de estrellas es detectable solamente en la parte infrarroja del espectro, es decir, las radiaciones emitidas desde las galaxias a longitudes de onda más largas que la luz visible.

El Dr. Wolf observa, "Para las galaxias de STAGES, el telescopio espacial Spitzer nos ha proporcionado nuevas imágenes en longitudes de onda infrarrojas. Con ellas, hemos sido capaces de ir más allá y atravesar el polvo para encontrar la pieza que faltaba del rompecabezas". Dentro del Supercúmulo, el Dr. Wolf descubrió que las espirales de color rojo mantenían ocultos los bajos niveles de formación de estrellas, a pesar de su apariencia sin vida en luz visible.

Poniendo juntas las observaciones de ambos proyectos, el cuadro que surge es suave: la formación de estrellas en galaxias azules espirales se apagará poco a poco y se ocultará detrás del polvo, antes de irse esfumando a una suave forma "lenticular" (en forma de lente) de galaxias espirales rojas sin rastro de brazos espirales. Para ir más allá y transformar la galaxia en una elíptica requeriría mecanismos más violentos, como una gran colisión entre galaxias.

La localización es clave: las espirales rojas se encuentran principalmente en las afueras de las regiones de hacinamiento del espacio, donde las galaxias se agrupan en cúmulos. A medida que una galaxia azul se atraída por la gravedad, de las regiones rurales a los suburbios, la interacción con su ambiente provoca una ralentización en la formación de estrellas. Cuanto más cercana está una galaxia, más se ve afectada.

Pero si el ambiente decide dónde se produce el proceso, la masa de la galaxia decide con qué rapidez se lleva a cabo. Dado que STAGES y Galaxy Zoo buscaban en un número tan grande de galaxias, fueron capaces de subdividir aún más en función de cuál es su masa. Por supuesto, ambos grupos encontraron que la masa de la galaxia también es importante. El profesor Bob Nichol de la Universidad de Portsmouth, miembro del equipo de Galaxy Zoo, explica: "Así como en un combate un peso pesado puede soportar un golpe que a una persona normal la haría caer de rodillas, una gran galaxia es más resistente a ser sumergida a su ambiente local. Por lo tanto, las espirales rojas que vemos tienden a ser grandes galaxias - presumiblemente porque las más pequeñas se transforman con más rapidez."

Chris Lintott, jefe del equipo de Galaxy Zoo en la Universidad de Oxford, rinde homenaje al papel del público en general en la investigación de Galaxy Zoo. "Estos resultados son posibles gracias a una importante contribución científica de nuestros muchos astrónomos de sillón voluntarios. Ningún grupo de profesionales podría haber clasificado esta cantidad de galaxias por sí solo".

Meghan Gray, investigadora avanzada de STFC en la Universidad de Nottingham y líder del relevamiento STAGES, comenta sobre las coincidencias de los dos proyectos sobre el papel del ambiente y la masa: "Nuestros dos proyectos han abordado el problema desde muy diferentes direcciones, y es gratificante ver que cada uno de nosotros provee piezas del rompecabezas que apuntan a la misma conclusión".

El siguiente paso para ambos equipos es averiguar exactamente qué corta la formación de estrellas, mirando el interior de las galaxias. Uno de las sospechas detrás de la lenta desaparición de las galaxias es un proceso conocido como estrangulamiento, en el que el combustible de una galaxia es separado de ella, a medida que ésta se encuentra con un campo más intrincado. Sin la materia prima necesaria para formar nuevas estrellas, lentamente cambiará el color de azul a rojo a medida que la edad de sus estrellas avanza.

(dg) (mg)

Más información en:
http://www.ras.org.uk/