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Comiéncese con montones y montones de materia oscura, y luego bátase agregando gas. Déjese descansar la mezcla por un rato, y una galaxia deberá surgir de la batidora.

Vemos aquí un décimo del campo de inspección SWIRE ELAIS-N1. Las brillantes fuentes azules son estrellas calientes de nuestra propia Via Láctea. Los puntos verdes más tenues son estrellas más frías y galaxia más allá de la Vía Láctea, y cuya luz está dominada por poblaciones estelares más antiguas. Los puntos rojos son galaxias polvorientas que están pasando por una fase de una intensa formación estelar. Los puntitos menos luminosos de color rojo-naranja son galaxias que se encuentran a miles de millones de años luz de distancia, en el universo lejano.© NASA/JPL-Caltech/C. Lonsdale (Caltech/IPAC) and the SWIRE Team

Esta simple receta para hornear galaxias no se puede hacer en casa, pero refleja lo que los astrónomos están aprendiendo sobre la formación galáctica. De la misma forma en que se hornea el pan con levadura, se requiere una misteriosa sustancia llamada “materia oscura” para hacer que crezca una galaxia.

Ahora, un nuevo estudio del Telescopio Espacial Spitzer de la NASA está refinando lo que se conoce sobre este ingrediente galáctico esencial. Sugiere que no solamente se necesita materia oscura, sino que una cantidad mínima del material debe estar presente antes de que se forme una galaxia. Cualquier cantidad menor significaría que no hubiera una galaxia, el equivalente cósmico de una masa fallida de pan.

“Las galaxias nacen dentro de enormes acumulaciones de materia oscura”, dijo el Dr. Duncan Farrah de la Universidad de Cornell, en Ithaca, Nueva York. “Estamos descubriendo que estas acumulaciones parecen ser notablemente consistentes en tamaño, de galaxia a galaxia”. Farrah es el autor principal de un artículo que describe éste y otros hallazgos en un número reciente de Astrophysical Journal Letters.

Como lo sugiere su nombre, la materia oscura no emite luz, de modo que no puede ser vista por ningún telescopio convencional. La así llamada materia normal, que incluye las plantas y la gente y toda clase de objetos espaciales, emite radiación electromagnética, o luz. En el universo, hay aproximadamente cinco veces más materia oscura que materia normal.

La galaxia del Renacuajo es el resultado de una interacción galáctica reciente en el universo local. Aunque estas fusiones galácticas son inusuales en la historia reciente del universo, los astrónomos creen que eran mucho más comunes en épocas remotas. Así que los miembros del eqipo SWIRE utilizarán esta detallada imagen de la galaxia del Renacuajo para que los ayude a comprender la naturaleza de los “tenues puntos rojo-naranja” del universo primitivo.© NASA/JPL-Caltech/C. Lonsdale (Caltech/IPAC) and the SWIRE Team

Sin embargo, la materia oscura posee masa, lo que significa que puede ejercer tirones gravitatorios sobre la materia normal.

“La materia oscura tiene gravedad, de modo que acumula más y más materia oscura, además de gas normal”, dijo el co-autor Dr. Jason Surace del Centro de Ciencia Spitzer de la NASA en el Instituto de Tecnología de California en Pasadena. “Sabemos que el gas se condensa finalmente en las estrellas que componen las galaxias, pero el estudio de Spitzer sugiere que esto no ocurre hasta que la materia oscura ha alcanzado una masa crítica”.

Farrah y sus colegas utilizan datos de la Inspección Extragaláctica Infrarroja de Gran Área Spitzer (SWIRE) para estudiar cientos de objetos distantes denominados galaxias infrarrojas ultra-luminosas, que se encuentran localizadas a miles de millones de años luz de distancia. Estas jóvenes galaxias son increíblemente brillantes y están repletas de actividad de formación estelar.

Inicialmente, los investigadores intentaron comprender mejor la forma en que las galaxias jóvenes y la materia oscura evolucionan y se acumulan conjuntamente en los gigantescos racimos de galaxias maduras que dominan nuestro universo actual.

Aquí vemos la inusual galaxia anillada CGCG 275-022. Los brazos espirales rojos indican que esta galaxia es muy polvorienta y que quizás esté pasando por una etapa de intensa formación estelar, la que podría haber sido iniciada por una colisión casi de frente con otra galaxia.© NASA/JPL-Caltech/C. Lonsdale (Caltech/IPAC) and the SWIRE Team

“Se podría pensar que las galaxias están simplemente distribuidas en forma aleatoria por el cielo, como cuando se lanza un puñado de arena al suelo”, dio Farrah. “Pero no es así, y la razón podría ser que las acumulaciones de la materia oscura alrededor de las galaxias jóvenes se atraen unas a otras, como un pegamento”.

Al determinar cuán fuertemente las galaxias infrarrojas ultra-luminosas han comenzado a acumularse, Farrah y sus colegas pudieron determinar indirectamente la cantidad de “pegamento” de materia oscura estaba presente. Cuanto más unido estaba el agrupamiento, más materia oscura había. Realizaron estos cálculos para dos agrupaciones de galaxias a diferentes distancias de la Tierra.

Ahí fue que encontraron algo extraño. Por cada galaxia que estudiaron, no importaba la distancia, parecía haber a su alrededor acumulaciones de materia oscura de aproximadamente el mismo tamaño, el equivalente a unas 10 billones (10 * 10¹²) de masas solares.

Como los astrónomos no encontraron ninguna galaxia unida a menos de 10 billones de masas de materia oscura, creen que esta cantidad debe ser la mínima necesaria para que se forme una galaxia infrarroja ultra-luminosa.

Las galaxias más distantes que pueden ser detectadas por SWIRE se revelan en esta aproximación. Los colores representan los mismos objetos que se muestran en el campo mayor de ELAIS-N1.© NASA/JPL-Caltech/C. Lonsdale (Caltech/IPAC) and the SWIRE Team

“Estas acumulaciones de materia oscura podrían ser las semillas que dan nacimiento a estas galaxias distantes”, dijo Surace. “Las galaxias similares en nuestro universo cercano se formaron de una forma completamente distinta, de modo que lo que estamos aprendiendo se aplica a una época diferente de nuestro universo, muy atrás en el tiempo cósmico”.

Si otros tipos de galaxias pudieron surgir también de forma similar, es una cuestión que todavía está por resolverse en astronomía. Estudios previos sobre galaxias altamente energéticas llamadas cuásares han dado indicios de que estos objetos requieren también una masa mínima de materia oscura para crecer. La diferencia está en que en ese caso, la “masa” de comienzo de las galaxias no era tan densa, sino de apenas unos 4 o 5 billones de masas solares.

Parecería ser que los astrónomos tendrán que esperar un poco más antes de que el universo entregue sus recetas de familia mejor guardadas.

El Telescopio Espacial Spitzer es una misión de la NASA dirigida por el Laboratorio de Propulsión a Chorro (JPL). El website de Spitzer Newsroom es mantenido por el Centro de Ciencia Spitzer, localizado en el campus del Instituto de Tecnología de California (Caltech) y es parte del Centro de Procesamiento y Análisis Infrarrojo de la NASA.

Telescopio Espacial Infrarrojo Spitzer.© NASA / JPLCaltech

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Traducido para Astroseti.org por Heber Rizzo Baladán

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Web Site: Spitzer Newsroom
Artículo: “How To Bake a Galaxy”
Autor: Whitney Clavin, Jet Propulsion Laboratory
Fecha: Junio 16, 2006

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