Las fusiones de galaxias no son particularmente raras, pero son eventos importantes. No solo para las galaxias involucradas, sino también para los científicos que intentan reconstruir cómo evolucionan las galaxias. Ahora, los astrónomos que usan ALMA han encontrado el primer ejemplo de fusión de galaxias.
El par de galaxias fusionadas en cuestión se llama B14-65666, un nombre difícil de manejar, pero científicamente útil. (Por ahora nos referiremos a él como "el objeto"). El objeto está a 13 mil millones de años luz de distancia, en la constelación Sextans. Eso significa que la luz que estamos viendo ahora dejó el objeto hace 13 mil millones de años, poco después del comienzo del Universo.
Esta no es la primera vez que se ve este objeto. Anteriormente, el Hubble vio este objeto, pero al Hubble le parecieron dos objetos separados, probablemente cúmulos estelares. Pero el equipo que usa el Atacama Large Millimeter / submillimeter Array (ALMA), quizás el radiotelescopio más sensible del mundo, ha demostrado que el objeto es en realidad dos galaxias fusionadas hace 13 mil millones de años.
Los resultados de estas nuevas observaciones se publican en Publicaciones de la Sociedad Astronómica de Japón el 18 de junio de 2019. El nombre del artículo es "Tres dragones grandes": az = 7.15 Lyman Break Galaxy detectado en [OIII] 88 um, [CII ] 158 um, y polvo continuo con ALMA ". El autor principal del estudio es Takuya Hashimoto de la Universidad de Waseda, Japón.
Cuando Hubble miró el objeto, se limitó al espectro ultravioleta. Con esa restricción, el objeto parecía ser dos cúmulos estelares, uno en el noreste y otro en el suroeste. Pero cuando Hashimoto y su equipo usaron el poder de Alma para estudiar el objeto, vieron algo más: las huellas digitales reveladoras de elementos químicos.
ALMA pudo ver las emisiones de ondas de radio de carbono, oxígeno y polvo en el objeto. La detección de esas tres señales fue la clave para desbloquear la naturaleza del objeto.
El análisis mostró que el objeto tiene dos partes, al igual que la sierra de Hubble. Pero las señales de carbono, oxígeno y polvo agregaron otra capa de información sobre el objeto, gracias a ALMA. Demostró que si bien los dos blobs son distintos, forman un solo sistema. Cada burbuja se mueve a una velocidad diferente, lo que muestra que se están fusionando dos galaxias.
"Con una gran cantidad de datos de ALMA y HST, combinados con un análisis de datos avanzado, podríamos juntar las piezas para mostrar que B14-65666 es un par de galaxias fusionadas en la era más temprana del Universo", explica Hashimoto en un comunicado de prensa. "La detección de ondas de radio de tres componentes en un objeto tan distante demuestra la gran capacidad de ALMA para investigar el Universo distante".
Según el estudio, el objeto es ahora el primer ejemplo conocido de una fusión de galaxias. Los investigadores también estimaron la masa estelar total de B14-65666 como menos del 10% de la masa de la Vía Láctea. Esto significa que el objeto se encuentra en las primeras etapas de su evolución. Esto tiene sentido, ya que es antiguo.
Aunque el objeto es joven, es mucho más activo en la producción de estrellas que nuestra propia galaxia. Las observaciones de ALMA detectaron altas temperaturas y brillo en el polvo. Los autores dicen que probablemente sea el resultado de una radiación ultravioleta muy poderosa producida por la formación estelar activa. Esa formación estelar activa es otra indicación de la fusión de galaxias, porque las galaxias en colisión sufren una gran compresión de gases, lo que desencadena estallidos de formación de estrellas. Como dicen los autores en su artículo, "... argumentamos que B14-65666 es una galaxia de estallido estelar inducida por una fusión mayor".
"Nuestro siguiente paso es buscar nitrógeno, otro elemento químico importante e incluso la molécula de monóxido de carbono", dijo Akio Inoue, profesor de la Universidad de Waseda, y parte del equipo de investigación. "En última instancia, esperamos comprender observacionalmente la circulación y la acumulación de elementos y materiales en el contexto de la formación y evolución de galaxias".
Las fusiones de galaxias son una parte importante de la evolución de las galaxias. A menudo, una galaxia más grande se traga una más pequeña. Las galaxias pequeñas pueden fusionarse para formar otras más grandes, aunque eso se cree que es raro. Nuestra propia Vía Láctea ha experimentado fusiones que la ayudaron a crecer hasta su enorme tamaño actual.
En un artículo de 2018, los astrónomos presentaron evidencia basada en un siglo de observaciones que muestran que la Vía Láctea contiene una población de estrellas de una galaxia diferente. Hace aproximadamente diez mil millones de años, otra galaxia colisionó con la nuestra, dejando atrás una población distinta de estrellas en el halo interior galáctico. Los autores de ese artículo argumentaron que esas estrellas son de una pequeña galaxia que era aproximadamente del tamaño de la Pequeña Nube de Magallanes.
En unos 4.500 millones de años, la Vía Láctea chocará con la galaxia de Andrómeda y se fusionará. La galaxia resultante se llamará, posiblemente, Milkdromeda. Y en este momento, la Vía Láctea se está fusionando con, o comiendo, la galaxia fantasma mucho más pequeña llamada Antlia 2 (Ant 2).
Los autores del estudio piensan que, al igual que nuestra Vía Láctea, puede haber más fusiones en los objetos futuros (¿pasados?) Que hasta ahora no se han detectado. En el documento dicen: "Aunque nuestros datos actuales no muestran objetos complementarios alrededor de B14-65666, los datos futuros de ALMA más profundos podrían revelar galaxias compañeras alrededor de B14-65666". Concluyen que el objeto es un candidato principal para las observaciones de seguimiento. "Dada la gran cantidad de datos disponibles y la naturaleza espacialmente extendida, B14-65666 es uno de los mejores objetivos para las observaciones de seguimiento con ALMA y <the> James Webb Space Telescope ..."
Fuentes:
- Comunicado de prensa: ALMA encuentra el primer ejemplo de fusión de galaxias
- Documento de investigación: “Tres dragones grandes”: a z = 7.15 Lyman Break Galaxy detectada en [Oiii] 88 µm, [Cii] 158 µm y polvo continuo con ALMA
- Entrada de Wikipedia: Galaxy Merger
- Documento de investigación: la fusión que condujo a la formación del halo estelar interno y el disco grueso de la Vía Láctea
- Observatorio ALMA
