Las galaxias enanas en colisión revelan un vistazo del universo primitivo
Por primera vez, los astrónomos creen que han visto dos pares de galaxias enanas fusionándose, y cada par luce un dúo de agujeros negros que pronto colisionarán. Las observaciones podrían revelar nuevos detalles sobre la formación temprana de grandes galaxias como nuestra propia Vía Láctea, así como los agujeros negros supermasivos que acechan en sus centros.
A pesar de su tamaño relativamente pequeño, las galaxias enanas tienen un gran impacto científico. Se cree que fue el tipo de galaxia más abundante durante los primeros cientos de millones de años después del Big Bang, cuando el universo en expansión era más pequeño y más denso de lo que es ahora, las galaxias enanas deben haber sido progenitoras de los objetos más grandes que vemos hoy. A lo largo de eones, las grandes galaxias se ensamblaron gradualmente a través de innumerables colisiones de sus parientes enanos, suponen los científicos. Pero si estos bloques de construcción cósmicos también contenían agujeros negros centrales considerables ha sido una pregunta abierta. Ahora, sin embargo, los astrónomos creen que han descubierto una pista. Han encontrado evidencia de agujeros negros voluminosos que se alimentan de gas y polvo en lo que parecen ser dos pares de galaxias enanas en colisión. El equipo describió los dos sistemas candidatos en un artículo publicado el mes pasado en el Diario astrofísico.
Los investigadores han encontrado previamente ejemplos de fusión de galaxias enanas, algunas de las cuales incluso mostraron signos de albergar un agujero negro en una de las galaxias, dice el autor principal del estudio, Marko Mićić, estudiante de doctorado en astronomía en la Universidad de Alabama. Pero nunca antes nadie había visto agujeros negros duales en enanos en colisión, la clave de por qué los nuevos hallazgos son tan intrigantes. Cada uno de los dos sistemas que Mićić y sus colegas han estudiado, dice, es «un análogo completo de los eventos que probablemente sucedieron en el universo muy primitivo».
Y quizás lo mejor de todo es que uno de los dos pares está relativamente cerca en términos cósmicos, a solo 760 millones de años luz de distancia, lo que lo convierte en un buen objetivo para futuras observaciones en profundidad. Eso no quiere decir que esas observaciones serán fáciles: debido a que las galaxias enanas contienen solo una fracción que se desvanece de las estrellas y la masa que tiene una galaxia típica del tamaño de la Vía Láctea, también son más débiles y más difíciles de estudiar que sus contrapartes más grandes. . Y no necesariamente se comportan de la misma manera que lo hacen las galaxias más grandes.
“Las galaxias enanas por lo general parecen pequeños trenes descarrilados: son desordenadas y caóticas”, dice Sabrina Stierwalt, especialista en galaxias enanas del Occidental College, que no participó en la nueva investigación. “Son laboratorios muy chulos”.
Para detectar las dos fusiones intrigantes, Mićić y sus colegas utilizaron datos de archivo de un trío de instrumentos: el Observatorio de rayos X Chandra de la NASA, el telescopio espacial Wide-field Infrared Survey Explorer (WISE) de la agencia espacial, ahora llamado NEOWISE, y el Canada- Telescopio France-Hawaii (CFHT), que se encuentra en Hawái.
Aunque los agujeros negros en sí mismos son invisibles, pueden provocar los fuegos artificiales más brillantes del universo cuando devoran el material circundante. La materia que cae se arremolina a su alrededor a casi la velocidad de la luz, calentándose para emitir poderosos resplandores que brillan a través del cosmos en múltiples longitudes de onda de luz. Chandra vio ese brillo en la parte de rayos X del espectro electromagnético, mientras que WISE lo vislumbró en el infrarrojo. Ver resplandores gemelos para cada par de enanos que se fusionan en los datos de Chandra y WISE sugiere, pero no confirma, la presencia en cada uno de los dos agujeros negros «activos» que se alimentan, dicen los investigadores. CFHT proporcionó imágenes de las propias galaxias enanas, que revelaron evidencia estelar de los probables choques intergalácticos, así como manchas ópticamente brillantes alineadas con los rayos X y los resplandores infrarrojos.
La fusión candidata más cercana parece estar en las últimas etapas de la coalescencia, con una galaxia enana acompañada por una llamativa y grumosa cola de escombros estelares que probablemente sean los restos triturados de la otra. Esa cola inspiró a los científicos a llamar el sistema Mirabilis, llamado así por Loddigesia mirabilis, una especie de colibrí que cuenta con dos colas largas y delgadas que terminan en una paleta de plumas de ping-pong.
El segundo candidato está mucho más lejos, a unos 3200 millones de años luz, y se encuentra antes en el proceso de fusión. Debido a que las dos galaxias enanas están más separadas en el espacio y aún están intactas en gran medida, los científicos les otorgaron nombres a ambas, llamando a una Elstir y a la otra Vinteuil en un guiño a los personajes de la novela de Marcel Proust. En busca del tiempo perdido. Esta fusión, dice Mićić, probablemente tardará cientos de millones de años en completarse.
Mićić y sus colegas están obteniendo observaciones adicionales de los dos pares, particularmente en radio y luz ultravioleta. Algunas de estas observaciones de seguimiento podrían eliminar las incertidumbres persistentes pequeñas pero significativas sobre si las galaxias son realmente enanas en lugar de los restos retorcidos de galaxias gigantes destrozadas por las fuerzas gravitatorias en los cúmulos de galaxias que habitan. Un escrutinio adicional también podría reforzar el caso de que los brillos brillantes en sus núcleos realmente provienen de voraces agujeros negros e incluso ayudarlos a calcular las masas de estos gigantes ocultos.
Si el descubrimiento da resultado, dice Stierwalt, podría convertirse en un componente crucial para resolver el gran rompecabezas cósmico de cómo surgieron y coevolucionaron exactamente las galaxias y los agujeros negros a lo largo de la historia del universo. «Esta sería una prueba importante de que algunos de los procesos que ocurren en las fusiones masivas de galaxias también ocurren en las fusiones de galaxias enanas», dice, «como el hecho de que puede haber una fusión de agujeros negros».
