Los astrónomos que revisan los datos de la nave espacial Gaia de la ESA han descubierto lo que llaman una galaxia fantasma. La galaxia, llamada Antlia 2 (Ant 2) es una galaxia enana de muy baja densidad que se formó en los primeros días del universo. Y está siendo despojado de su masa por las fuerzas de marea de la Vía Láctea.
Esta galaxia fantasma se ha estado ocultando a la vista todo el tiempo. Su baja densidad dificultaba la detección, y también su ubicación. Está oculto detrás de la cubierta del disco de la Vía Láctea, en un área conocida por los astrónomos como la "Zona de Evitación" (ZOA). Pero es enorme: tiene el mismo tamaño que la Gran Nube de Magallanes y un tercio del tamaño de la Vía Láctea. .
Un equipo internacional de astrónomos encontró Ant 2 mientras realizaba la segunda publicación de datos de la nave espacial Gaia. Buscaban galaxias enanas cerca de la Vía Láctea buscando estrellas RR Lyrae. RR Lyrae son estrellas variables utilizadas como velas estándar. Son viejas estrellas pobres en metales que generalmente se encuentran en galaxias enanas, así que si encuentras estrellas RR Lyrae, probablemente hayas encontrado una galaxia enana.
En algunos aspectos, Ant 2 es como otras galaxias enanas. Todas las galaxias, incluidas las galaxias enanas como esta, se forman en asociación con la materia oscura. Como su nombre lo aclara, los enanos son más pequeños y tienen menos estrellas que otras galaxias. Una galaxia enana podría tener solo cien millones de estrellas, tal vez hasta unos pocos miles de millones. Están eclipsados por nuestra propia galaxia, la Vía Láctea, que tiene entre 200 y 400 mil millones de estrellas.
“Este es el fantasma de una galaxia. Objetos tan difusos como Ant 2 simplemente no se han visto antes ". - Gabriel Torrealba, autor principal.
Las estrellas en una galaxia enana también son diferentes a las estrellas en otras galaxias. Las galaxias enanas fueron algunas de las primeras estructuras que se formaron en el universo, por lo que sus estrellas son más antiguas y pobres en metales. Se formaron en los primeros días, antes de que sucesivas generaciones de estrellas sembraran el universo con metales.
Muchas galaxias enanas están sujetas a las mareas gravitacionales de las galaxias más grandes cercanas a ellas, y Ant 2 no es una excepción. A menudo se los ve arrastrados hacia galaxias más grandes y destrozados por estas interacciones. Esto puede dar lugar a fusiones de galaxias, y eso es lo que podría estar sucediendo con Ant 2.
Pero la galaxia fantasma Ant 2 difiere de otros enanos. Da muy poca luz. En comparación con otra de las galaxias satélite de la Vía Láctea, la Gran Nube de Magallanes, es 10.000 veces más débil. Dependiendo de cómo lo mire, es demasiado grande para su luminosidad o demasiado tenue para su tamaño.
"Este es el fantasma de una galaxia", dijo Gabriel Torrealba, autor principal del artículo. “Objetos tan difusos como Ant 2 simplemente no se han visto antes. Nuestro descubrimiento solo fue posible gracias a la calidad de los datos de Gaia ".
La misión Gaia de la ESA ha producido el catálogo de estrellas más rico hasta la fecha, que incluye mediciones de alta precisión de casi 1.700 millones de estrellas. Ha revelado detalles nunca antes vistos de nuestra galaxia natal, y mostró cómo se formó la Vía Láctea al fusionarse con otra galaxia hace 10 mil millones de años. A principios de este año, la segunda publicación de datos de Gaia puso a disposición de los científicos de todo el mundo nuevos detalles de estrellas en la Vía Láctea, y ha sido un tesoro para los astrónomos, incluido el equipo detrás de la galaxia fantasma.
El equipo de astrónomos detrás del estudio proviene de Taiwán, el Reino Unido, los Estados Unidos, Australia y Alemania. Estaban buscando en la segunda publicación de datos de Gaia estrellas RR Lyrae, con la esperanza de encontrar más galaxias enanas. Estas viejas estrellas tienen pulsos de brillo bien entendidos que duran medio día, por lo que son muy útiles.
"RR Lyrae se había encontrado en todos los satélites enanos conocidos, así que cuando encontramos un grupo de ellos sentados sobre el disco galáctico, no nos sorprendió totalmente", dijo el coautor Vasily Belokurov del Instituto de Astronomía de Cambridge. "Pero cuando miramos más de cerca su ubicación en el cielo resultó que encontramos algo nuevo, ya que ningún objeto previamente identificado apareció en ninguna de las bases de datos que buscamos".
"Nos preguntamos si esta galaxia es solo la punta de un iceberg, y la Vía Láctea está rodeada por una gran población de enanos casi invisibles similares a esta". - coautor Matthew Walker, Universidad Carnegie Mellon.
El equipo notificó a sus colegas en el Telescopio Anglo-Australiano (AAT) en Australia. Bajo una línea de tiempo ajustada, los astrónomos de la AAT midieron los espectros de más de 100 estrellas gigantes rojas en la galaxia fantasma. Esos espectros proporcionaron la confirmación que el equipo necesitaba.
Los espectros mostraron que todas las estrellas se movían juntas. Ant 2 nunca se acerca demasiado a la Vía Láctea, siempre se mantiene al menos a 130,000 años luz de distancia. Los investigadores también pudieron obtener la masa de la galaxia, que era mucho más baja de lo esperado para un objeto de su tamaño.
"La explicación más simple de por qué Ant 2 parece tener tan poca masa hoy en día es que las mareas galácticas de la Vía Láctea lo están desarmando", dijo el coautor Sergey Koposov de la Universidad Carnegie Mellon. "Sin embargo, lo que permanece sin explicación es el tamaño gigante del objeto. Normalmente, a medida que las galaxias pierden masa con las mareas de la Vía Láctea, se encogen, no crecen.
Entonces Ant 2 es un misterio para los astrónomos. Es muy grande para algo con una masa tan baja. Eliminar la masa no puede agrandar la galaxia fantasma; eso no tiene sentido. Debe haber otra razón por la que está aumentando de tamaño mientras pierde masa, pero hasta ahora nadie lo sabe. Nuestras teorías actuales sobre la formación de galaxias no predicen objetos como Ant 2.
Una línea de especulación sugiere que una formación estelar muy vigorosa dentro de Ant 2 podría hacer que se expanda mientras la Vía Láctea roba su masa. Los vientos estelares y las explosiones de supernovas podrían alejar el gas no utilizado, debilitando la gravedad que une la galaxia y permitiendo que la materia oscura con la que está asociada se expanda. Pero esto no está probado.
"Incluso si la formación de estrellas pudiera cambiar la forma de la distribución de la materia oscura en Ant 2 tal como se formó, debe haber actuado con una eficiencia sin precedentes", dijo el coautor Jason Sanders, también de Cambridge.
Otra línea de especulación involucra la materia oscura en sí misma, tal vez otro tipo de materia oscura. La teoría actual predice que la materia oscura se acumula fuertemente en el centro de las galaxias. Pero la naturaleza difusa y extendida de Ant 2 podría significar que un tipo de materia oscura que no se agrupa tan fácilmente está funcionando. Como dice el equipo en su artículo, "El origen de este núcleo puede ser consistente con la retroalimentación agresiva, o incluso puede requerir alternativas a la materia oscura fría (como los bosones ultraligeros)".
"En comparación con el resto de los 60 satélites de la Vía Láctea, Ant 2 es un bicho raro", dijo el coautor Matthew Walker, también de la Universidad Carnegie Mellon. "Nos preguntamos si esta galaxia es solo la punta de un iceberg, y la Vía Láctea está rodeada por una gran población de enanos casi invisibles similares a esta".
Encontrar una extraña galaxia fantasma como Ant 2 es desconcertante, pero no fue del todo inesperado. A medida que los métodos de detección se han vuelto más sensibles, se han encontrado galaxias satélite más tenues. Probablemente era solo cuestión de tiempo hasta que se encontrara uno aquí, en el ZOA. Pero si es el único que encontramos, o si nos hemos topado con el primero de muchos gracias al poder de la nave espacial Gaia sigue siendo una pregunta abierta. De cualquier manera, está haciendo que los astrónomos reconsideren sus teorías más viables.
- Comunicado de prensa de la Universidad de Cambridge: "Gaia ve una galaxia" fantasma "al lado"
- Documento de investigación: "El gigante oculto: descubrimiento de un enorme satélite enano galáctico en Gaia DR2"
- Página de Gaia de la ESA
- Wikipedia: RR Lyrae Stars
