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Astrofísica

Génesis compleja

Dos procesos distintos, pero no excluyentes, pueden dar origen a las galaxias elípticas

NASA/CXC/SAO/DSS Galaxias elípticas: formación a partir del colapso de nube gaseosa o de la fusión con otras galaxiasNASA/CXC/SAO/DSS

Con formas redondeadas u ovaladas que recuerdan una bola luminosa, dotadas esencialmente de estrellas viejas y casi desprovistas de gas y polvo cósmicos, las galaxias elípticas son las más antiguas que se conocen. Las primeras tomaron cuerpo probablemente algunas centenas de millones de años después del Big Bang, la explosión primordial que, según la teoría más aceptada, creó el Universo 14 mil millones de años atrás.

Pero aún es pequeño el conocimiento científico sobre los procesos que originaron este tipo de galaxias, menos abundante que las de formato espiral, como la Vía Láctea y Andrómeda, o las irregulares, como las Nubes de Magallanes. Después de analizar ciertas características químicas de una muestra de 29 galaxias elípticas ubicadas en el llamado Universo local, a una distancia máxima de 300 millones de años luz de la Tierra, un grupo de astrofísicos brasileños propuso un complejo cuadro para explicar el nacimiento de las galaxias elípticas.

Según esta idea, que se expuso en un artículo publicado en octubre de 2005 en la revista científica Astrophysical Journal Letters, los objetos de este tipo pueden formarse de dos maneras: por la lenta captura de galaxias menores o de igual tamaño, en un proceso denominado técnicamente Aglomeración Jerárquica, o por medio de una implosión bastante rápida de una nube de gas, en un fenómeno conocido como Colapso Monolítico de Disipación.

Como los mecanismos no son excluyentes, hay además un escenario mixto, en el que las galaxias elípticas echan mano de las dos situaciones anteriormente descritas para ganar sus contornos. Además, esta tercera vía puede incluso ser la predominante. “Nuestras observaciones soportan ese escenario híbrido en el que ambos mecanismos contribuyen a la formación de galaxias elípticas”, afirma Marcio Maia, del Observatorio Nacional, de Río de Janeiro, uno de los astrofísicos envueltos en los estudios.

Si eso fuera verdad, cada galaxia tendría una historia de vida muy particular, de acuerdo con sus características, como mayor o menor presencia de gases y estrellas, ocurrencia de fusiones con otras galaxias y el ambiente en su vecindad. No habría una regla general dirigiendo el nacimiento de esas estructuras celestes. Se puede decir que, cuando confrontan las dos teorías, los científicos están intentando descubrir si las galaxias elípticas se originan de otras galaxias ya formadas y de menor tamaño, o si ellas se forman por el colapso de una gran nube primordial.

La primera situación es compatible con la hipótesis de la Aglomeración Jerárquica y la segunda con la del Colapso Monolítico. “Esa división de escenarios (sobre la formación de galaxias elípticas) es un poco artificial”, dice la brasileña Cristina Chiapinni, del Observatorio Astronómico de la Universidad de Ginebra, Suiza, otra autora del estudio. “Creo que la respuesta esté entre los dos extremos y es eso lo que aparentemente estamos viendo en los datos que publicamos.”

Metal en las galaxias
En el artículo científico, los investigadores midieron por la técnica de espectroscopia óptica la cantidad de un elemento químico, el magnesio, a lo largo del eje mayor de casi 30 galaxias elípticas. Optaron por mensurar ese parámetro con el fin de probar las ideas postuladas por cada uno de los mecanismos.

Según la hipótesis del Colapso Monolítico, las galaxias elípticas deberían presentar mayor concentración de metales en su zona central – que estaría poblada de estrellas originadas de material gaseoso enriquecido con metales y eyectado por otras estrellas y supernovas – que en su periferia. En términos técnicos, los astrofísicos dicen que, de acuerdo con ese mecanismo, las galaxias deberían exhibir un gradiente radial metálico. Una especie de marca de nacimiento dejada por su proceso de formación. Ese modelo también aboga la idea de que la mayor parte de las estrellas de las galaxias elípticas es muy antigua, habiendo sido generada en un corto lapso de tiempo, de manera abrupta.

Para los defensores del mecanismo de la Aglomeración Jerárquica, que también se emplea para explicar el origen de las galaxias espirales e irregulares, no debería existir variación radial de la abundancia de ciertos elementos químicos en galaxias elípticas. Y el motivo para su no ocurrencia sería de fácil comprensión: las galaxias de este tipo se originarían de la junción de varias galaxias menores y, durante el proceso de fusión, las estrellas ricas y las pobres en elementos químicos acabarían mezclándose y el tal gradiente radial de metálico desaparecería.

En tal caso, el proceso de nacimiento de una galaxia elíptica sería más lento y gradual, pudiendo ocurrir un incremento de materia en varias fases de su vida. Una vez hechos los cálculos y las observaciones, los resultados finales señalaron  un cuadro complejo y matizado: un tercio de las galaxias estudiadas parecía haber sido formado por la fusión de galaxias menores, un tercio por el mecanismo de Colapso Monolítico y un tercio por ambos procesos. “Queremos duplicar el tamaño de nuestra muestra de galaxias analizadas para tener más datos sobre esa cuestión”, afirma Maia.

Otros parámetros que puedan dar pistas sobre el origen de esas grandes aglomeraciones de estrellas deben ser incorporados a los nuevos estudios. “El tema es bastante interesante, está en efervescencia y aún está abierto”, comenta el astrónomo Ricardo Ogando, que termina su tesis doctoral sobre el proceso de nacimiento de las galaxias elípticas en el Instituto de Física de la Universidad Federal de Río de Janeiro (UFRJ). “Tenemos la posibilidad de hacer una contribución de impacto y colocar algunas piezas más en ese rompecabezas.”

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