La Vía Láctea no siempre fue una espiral: los astrónomos finalmente podrán saber por qué tiene «forma»

Se ha resuelto un misterio de 100 años de antigüedad en torno a la naturaleza «transformante» de algunas galaxias, revelando en el proceso que nuestra Vía Láctea no siempre tuvo su familiar apariencia espiral.

El astrónomo Alister Graham ha utilizado observaciones antiguas y nuevas para mostrar cómo las galaxias evolucionan de una forma a otra, un proceso conocido como especiación de galaxias. Las colisiones y fusiones posteriores entre galaxias son una forma de «selección natural» que impulsa el proceso evolutivo del universo, sugiere una investigación.

Esto significa que la historia de violencia cósmica de la Vía Láctea no es exclusiva de nuestra galaxia. Aún no ha terminado. «Es la supervivencia del más fuerte. La astronomía tiene ahora una nueva secuencia anatómica y, finalmente, una secuencia evolutiva en la que se cree que la especiación de galaxias es inevitable para las galaxias condenadas por la gravedad a salir del matrimonio», afirmó Graham en un comunicado.

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Las galaxias tienen muchas formas. Algunas galaxias, como la Vía Láctea, están formadas por brazos ordenados de estrellas que giran en forma de espiral alrededor de una concentración central de estrellas, o «bulto». Otras galaxias, como Messier 87 (M87), son elipses de miles de millones de estrellas que zumban caóticamente alrededor de una concentración central desordenada.

Desde los años 20, los astrónomos han clasificado las galaxias según una serie de anatomías galácticas diferentes conocidas como la «secuencia de Hubble». Las galaxias espirales como la nuestra se encuentran en un extremo de la secuencia, mientras que las galaxias elípticas como M87 se encuentran en el otro. Uniendo las dos hay galaxias esféricas alargadas sin brazos espirales llamadas galaxias lenticulares.

Pero lo que ha faltado hasta ahora en este sistema ampliamente utilizado es un camino evolutivo que vincule una forma de galaxia con otra.

El diapasón de Hubble sobre la evolución de las galaxias creado por «Información clave sobre las galaxias vecinas: un estudio en el infrarrojo lejano realizado por el estudio Herschel» (Crédito de la imagen: C. North, M. Galametz y el equipo de Kingfish)

Remodelar la evolución galáctica

Para descubrir el camino evolutivo de la secuencia de Hubble, Graham observó 100 galaxias cercanas a la Vía Láctea en imágenes ópticas recopiladas por el Telescopio Espacial Hubble y las comparó con imágenes infrarrojas del Telescopio Espacial Spitzer. Esto le permitió comparar la masa de todas las estrellas de cada galaxia con la masa de su agujero negro supermasivo central.

Esto reveló la existencia de dos tipos diferentes de galaxias lenticulares puente: galaxias viejas y pobres en polvo, y galaxias jóvenes y ricas en polvo.

Una imagen de la NASA muestra la galaxia M87 con un agujero negro en su centro fotografiada por primera vez a principios de este mes (cuadro inferior). El cuadro ampliado en la parte superior muestra la onda de choque causada por el chorro de plasma expulsado del agujero negro. (Crédito de la imagen: NASA/JPL-Caltech/IPAC/Event Horizon Telescope Collaboration)

A medida que una galaxia pobre en polvo acumula gas, polvo y otra materia, el disco que rodea su región central se rompe, y esta ruptura crea un patrón en espiral que se irradia hacia afuera desde el centro de la galaxia. Esto crea brazos espirales, que son regiones arremolinadas que son demasiado densas para producir acumulaciones de gas a medida que giran, lo que provoca el colapso y la formación de estrellas.

Las galaxias lenticulares polvorientas, por otro lado, se forman cuando las galaxias espirales chocan y se fusionan. Esto lo indica el hecho de que las galaxias espirales tienen una pequeña esfera central con brazos espirales extendidos de estrellas, gas y polvo. Las galaxias lenticulares jóvenes y polvorientas tienen esferas y agujeros negros más prominentes que las galaxias lenticulares espirales y pobres en polvo.

El sorprendente resultado fue la conclusión de que las galaxias espirales como la Vía Láctea en realidad se encuentran entre galaxias lenticulares ricas y pobres en polvo en la secuencia de Hubble.

«Una vez que la gente se dio cuenta de que las galaxias lenticulares no son el único grupo puente de galaxias que se han representado durante tanto tiempo, las cosas encajaron», explicó Graham. «Esto vuelve a dibujar nuestra tan querida secuencia de galaxias y, lo que es más importante, nosotros». Ahora estamos viendo el camino evolutivo de la secuencia de bodas galácticas, o lo que la empresa podría llamar adquisiciones y fusiones”.

Una historia de adquisiciones y fusiones de Cosmos

De vez en cuando, se cree que la historia de la Vía Láctea está marcada por una serie de eventos «caníbales» en los que la Vía Láctea devora galaxias satélite más pequeñas circundantes para permitirles crecer.

Entre otras cosas, las «adquisiciones» cósmicas de nuestra galaxia incluyeron la acumulación de otra materia y su transformación gradual de una galaxia lenticular pobre en polvo a la galaxia espiral que conocemos hoy, sugiere el estudio.

Nuestra galaxia sufrirá una espectacular fusión con su gran vecina galáctica más cercana, la galaxia de Andrómeda, dentro de 4.000 a 6.000 millones de años. Esta colisión y fusión habrían eliminado los patrones de brazos espirales de las dos galaxias, y el nuevo estudio sugiere que la galaxia hija creada por esta fusión probablemente sea una galaxia lenticular polvorienta que, aunque no está delineada por una estructura espiral, todavía tiene un disco. .

Si la Vía Láctea-Andrómeda se encuentra con una tercera galaxia lenticular polvorienta y se fusiona con ella, los discos de ambas galaxias también quedarán limpios. Esto crearía una galaxia elíptica que no podría albergar nubes de gas y polvo fríos.

Una impresión artística de nuestra galaxia, la Vía Láctea, que muestra su distintiva barra central y sus brazos espirales, características que pueden haberse agregado recientemente. (Crédito de la imagen: Nick Risinger)

Así como esta nueva galaxia contará la historia de su evolución para los astrónomos en un futuro lejano, la galaxia lenticular libre de polvo puede servir como un registro fósil de la transformación de galaxias dominantes antiguas y comunes con forma de disco en el universo primitivo.

Esto puede ayudar a explicar una galaxia esferoidal masiva descubierta por el Telescopio Espacial James Webb (JWST) sólo 700 millones de años después del Big Bang. El nuevo estudio también muestra que el proceso de fusión de galaxias elípticas podría explicar la existencia de algunas de las galaxias más masivas del universo, que se encuentran en el centro de más de 1.000 cúmulos de galaxias.

La investigación de Graham fue publicada en la revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.