Nuestro hogar galáctico no es único pero durante mucho tiempo se consideró ‘especial’ y surgido de una gran colisión. La Vía Láctea es una galaxia con forma de espiral y (¿cuatro?) brazos que parecen surgir de una barra central de estrellas. Es por eso que se la considera una galaxia barrada. Pero desde hace relativamente poco, ya no es tan especial: puede que no naciese de ningún impacto y que no tenga cuatro brazos, sino muchos más, lo que la hace muy convencional. Ahora, además, sabemos que no es precisamente única. A nuestra Vía Láctea le ha salido una galaxia gemela muy, muy lejana.
Un equipo internacional, liderado por el Centro de Astrobiología (CSIC-INTA) de Torrejón de Ardoz, ha descubierto la galaxia espiral barrada más remota conocida hasta ahora: bautizada como Ceers-2112, con una estructura gemela a la Vía Láctea. Los astrónomos Luca Costantin, Pablo G. Pérez-González y sus colegas la han descubierto gracias a las observaciones del telescopio orbital James Webb.
La imagen de Ceers-2112 tiene que ser de cuando tenía unos 2.100 millones de años (por lo que tarda la luz en llegarnos y lo rojiza que se muestra), lo que desafía el conocimiento previo sobre formación de galaxias. La edad actual del universo es de alrededor de 13.800 millones de años, y hasta ahora los científicos pensaban que la estructura de las galaxias espirales como la nuestra, la Vía Láctea, no se consolidaba hasta que el cosmos tenía la mitad de su edad actual. Esto rompe un poco los esquemas.
“En contra de lo esperado, el nuevo descubrimiento revela que ya existían galaxias similares a la Vía Láctea hace 11.700 millones de años, cuando el universo tenía solo un 15 % de la edad actual”, afirma Luca Costantin, investigador del Centro de Astrobiología (CAB, INTA-CSIC) y autor de principal de un estudio que se publica en Nature donde se presenta el hallazgo.
Utilizando el telescopio espacial James Webb (JWST), los autores han localizado a la galaxia gemela en el universo joven. Allí se observa una de las estructuras más características de la Vía Láctea, la conocida como barra galáctica, una banda central de estrellas brillantes.
La galaxia gemela espiral barrada descubierta, denominada Ceers-2112, presenta un desplazamiento al rojo de 3. El desplazamiento al rojo (red shift) es una consecuencia de que algunas galaxias se alejen de nuestra perspectiva. Cuando un objeto se nos aleja, la luz que nos llega se torna rojiza. Cuando más rojiza, más alejamiento. Esto sirve para medir distancias entre galaxia y cuáles se están alejando o cuánto espacio se está creando entre ellas y nuestros ojos.
Una barra en medio de la galaxia gemela
“Ceers-2112 se considera una galaxia análoga a la Vía Láctea, ya que presenta una estructura espiral barrada y la misma masa que debía tener la nuestra en ese instante del cosmos”, apunta Costantin. “Sorprendentemente, este hallazgo prueba que cuando el universo era aún muy joven, la evolución de esta galaxia estaba dominada por los bariones (la materia ordinaria de la que estamos compuestos) y no por la materia oscura, aunque es más abundante”, añade el coautor Jairo Méndez Abreu, investigador de la Universidad de La Laguna y el Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC).
La Vía Láctea puede que tenga más de los cuatro brazos detectados, pero muestra una clara barra de estrellas de la que parecen brotar.
Estudiando la estructura de galaxias a diferentes distancias (es decir, a diferentes edades del universo), los científicos tratan de reconstruir la historia de formación y evolución de la Vía Láctea. En el universo cercano, la mayoría de las galaxias espirales masivas muestran una estructura alargada en forma de barra en sus regiones centrales, al igual que nuestra propia galaxia.
Por el contrario, según las predicciones de los modelos teóricos, las condiciones físicas y dinámicas del universo primitivo no favorecen la formación de barras en las galaxias más jóvenes y distantes. Las barras galácticas tienen un papel fundamental en la evolución de las galaxias, ya que favorecen la mezcla de elementos, lo cual es esencial para la formación de estrellas (como el Sol).
Explicaba en este pódcast de Newtral Pablo G. Pérez González que las estrellas y galaxias no siempre han sido como ahora, o como las observamos a nuestro alrededor. Hubo un tiempo en que eran bastante distintas o, con el tiempo, como es el caso, “varían su masa y estructura a lo largo de su vida. Aunque las galaxias barradas similares a la Vía Láctea son comunes en el universo cercano, hasta ahora creíamos que deberían ser extremadamente raras muy atrás en el tiempo”.
Hasta ahora, el conocimiento sobre la morfología de galaxias lejanas se ha basado principalmente en imágenes y datos captados por el telescopio espacial Hubble; él nos mostró estructuras muy irregulares, resultado de posibles fusiones entre galaxias. Sin embargo, las extraordinarias capacidades del Webb están revolucionando la astrofísica, desvelando que el universo lejano no es exactamente como la ciencia esperaba.
Un ojo siempre abierto en el cielo, que no para de dar sorpresas
La coautora Cristina Cabello, investigadora del Instituto de Física de Partículas y del Cosmos de la Universidad Complutense de Madrid (IPARCOS-UCM) destaca el valor de los nuevos observatorios en órbita. “Con el James Webb tenemos por primera vez la tecnología y la instrumentación necesarias para estudiar en detalle la morfología de galaxias muy lejanas. Investigar cómo las galaxias adquieren la estructura que las caracteriza hoy es esencial para comprender los procesos de formación y evolución”, recalca.
En concreto, la barra de la galaxia ceers-2112 se ha identificado gracias al análisis de imágenes captadas con el instrumento NIRCam del telescopio Webb. Los autores han utilizado complejos métodos de análisis de estructuras, como el modelado de la luz de la galaxia a diferentes longitudes de onda o estudiando las variaciones espaciales de las componentes simétricas (el llamado análisis de Fourier).
Los datos científicos se tomaron durante las observaciones del proyecto CEERS (Cosmic Evolution Early Release Science) liderado por Steven L. Finkelstein desde la Universidad de Texas (EE.UU.) dentro del Extended Groth Strip, una región del cielo ubicada entre las constelaciones de la Osa Mayor y el Boyero. En conjunto, en este proyecto han participado 33 investigadores de 29 instituciones en ocho países.
- Estudio de Costantin, Pérez-González et al., ‘Nature’, 2023
- Estudio sobre la forma de la Vía Láctea de Xu, ‘The Astrophysical Journal’, 2023
- Pablo G. Pérez-González (CAB, INTA-CSIC)
- Cristina Cabello (IPARCOS-UCM)
- Jairo Méndez Abreu (IAC)
