A finales de enero, miembros de la colaboración internacional Delve publicaron casi simultáneamente dos artículos en la revista The Astrophysical Journal. Ambos estudios tenían como coautores a miembros brasileños de Delve e informaban del descubrimiento de dos galaxias extremadamente pequeñas y de muy baja luminosidad o, en la jerga de los astrofísicos, ultradifusas [UDG, en inglés]. La más pequeña, con unas 2.000 estrellas, fue bautizada Aquarius III [Acuario III] y la otra, con aproximadamente el doble de estrellas, Leo VI. Los nombres hacen referencia a las constelaciones en las que se encuentran estas galaxias: Acuario y Leo, respectivamente.
Aquarius III y Leo VI son dos galaxias enanas satélites de la Vía Láctea. Tal como la Luna orbita la Tierra, ellas lo hacen en torno a la Vía Láctea, que está compuesta por un número estimado entre 100.000 millones y 400.000 millones de estrellas. La fuerza gravitatoria que emana de la enorme masa de nuestra galaxia las atrae y las mantiene en órbita. Hasta principios de este siglo, los astrofísicos conocían 11 galaxias enanas consideradas satélites de la Vía Láctea. En las dos últimas décadas, la puesta en funcionamiento de instrumentos de observación más potentes y sensibles hizo posible la identificación de galaxias más pequeñas y menos luminosas alrededor de la Vía Láctea. Con el descubrimiento de Aquarius III y Leo VI, la cifra asciende a 65, de las que se ha confirmado el estatus de 51 (véase en la figura de arriba la ubicación de estas galaxias en relación con el plano de la Vía Láctea).
“El estudio de las galaxias enanas constituye una forma de tratar de entender la formación y la evolución de la Vía Láctea”, dice el astrofísico Guilherme Limberg, uno de los autores de los dos artículos. “Aquarius III es la menor galaxia satélite conocida de la Vía Láctea y una de las más pequeñas que se han descubierto”. En octubre de 2024, cuando era becario de la FAPESP, defendió su tesis doctoral sobre el tema en el Instituto de Astronomía, Geofísica y Ciencias Atmosféricas de la Universidad de São Paulo (IAG-USP) y ahora realiza una pasantía posdoctoral en el Instituto Kavli de Cosmología Física de la Universidad de Chicago, en Estados Unidos.
Para los científicos, la interacción de la Vía Láctea con estas galaxias enanas satélites es uno de los puntos de mayor interés. “Por ejemplo, sabemos que la galaxia enana esferoidal de Sagitario está siendo gradualmente engullida por la nuestra”, comenta el astrofísico Clécio De Bom, del Centro Brasileño de Investigaciones Físicas (CBPF), otro de los miembros de la colaboración Delve y coautor de los dos artículos. En el caso de Aquarius III, existen indicios de que un día será destruida por las fuerzas de marea de la Vía Láctea, un efecto secundario de la gran fuerza gravitacional de nuestra galaxia que es capaz de despedazar otros cuerpos celestes. De momento, los datos disponibles no permiten predecir aún si Leo VI tendrá el mismo final.
Cualquier galaxia de un tamaño razonable entre los miles de millones existentes en todo el Universo puede estar rodeada de galaxias enanas satélites. Las tres galaxias más grandes de lo que se conoce como el Grupo Local o vecindario galáctico (Andrómeda, la Vía Láctea y la galaxia del Triángulo) están rodeadas de galaxias menores. El Grupo Local o vecindario cósmico de la Tierra, como también se le llama, es una región del espacio con un radio de aproximadamente 1.000 millones de años luz, 20.000 veces más extenso que la Vía Láctea. Aunque su nombre hace referencia a sistemas estelares pequeños, las galaxias enanas satélites presentan una gran variedad de tamaños. Algunas son de dimensiones considerables.
ESOEstrellas relativamente dispersas forman la galaxia enana del Escultor, uno de los satélites de la Vía LácteaESO
Es el caso de las dos Nubes de Magallanes, la grande y la pequeña. Al igual que Aquarius III y Leo VI, se clasifican como galaxias enanas satélites de la Vía Láctea, aunque son mucho mayores que las dos estructuras descubiertas este año. La masa estimada de la Gran Nube de Magallanes, que contiene unas 10 veces más estrellas que su hermana menor, representa entre un 10 % y un 20 % la de la Vía Láctea. Las dos nubes son tan grandes que, al igual que la Vía Láctea, pueden verse a simple vista desde el hemisferio sur. Son conocidas desde tiempos inmemoriales por los pueblos originarios de Sudamérica y por los europeos después de la Era de los Descubrimientos.
La mayoría de las galaxias enanas satélites presentan una forma difusa, poco definida. Casi no parecen ser un conglomerado de estrellas. En sus manifestaciones más evidentes, exhiben un tenue halo de color más denso en su centro, salpicado por algunas estrellas más brillantes. De muchas galaxias enanas, como las dos galaxias satélites de la Vía Láctea recientemente descubiertas, no existen imágenes nítidas. Por lo general, no se asemejan en nada a la belleza de las grandes espirales como la Vía Láctea, con un bulbo o núcleo central más denso y dos brazos estelares.
¿Una galaxia o un cúmulo estelar?
Las dos nuevas galaxias enanas satélites fueron detectadas inicialmente por la Dark Energy Camera (DECam), una potente cámara instalada en el telescopio Blanco de Cerro Tololo, en los Andes chilenos. Desde 2012, la DECam viene utilizándose para realizar exploraciones del cielo austral, como el estudio Dark Energy Survey (DES), y más recientemente en la colaboración Delve. Una vez observada una estructura con potencial para ser clasificada como una galaxia enana satélite de la Vía Láctea, los astrofísicos deben despejar una duda recurrente. Los conjuntos formados por unos pocos miles de estrellas pueden formar un pequeño conglomerado (cúmulo) estelar, una estructura más simple, o una galaxia enana diminuta, una formación más compleja.
Para diferenciar una estructura de otra hay que fijarse en las características de su población estelar. “Las estrellas de los cúmulos se formaron simultáneamente, a partir de un único evento que se produjo en una nube de gas y polvo”, explica Limberg. “Su composición química y su historia evolutiva son las mismas”. En una galaxia, las estrellas suelen ser más diversas, procedentes de más de un episodio formativo y sus edades y composición varían más.
Para averiguar si hay más de una generación de estrellas, los científicos necesitan determinar el grado de metalicidad de algunos de los cuerpos celestes de la posible galaxia. A grandes rasgos, cuando hay estrellas con diferentes niveles de contenido metálico, esto significa que se trata de una galaxia, formada por distintas poblaciones de estrellas. En un cúmulo estelar, la metalicidad es la misma en todos sus astros. Al fin y al cabo, en este último caso, todas las estrellas surgieron al mismo tiempo.
ESA / Gaia / DPACGran (a la izq.) y Pequeña Nube de MagallanesESA / Gaia / DPAC
La metalicidad de seis estrellas de la galaxia Aquarius III y nueve de Leo VI se determinó mediante mediciones realizadas por el espectrógrafo del Observatorio Keck, en Hawái. Este instrumento descompone la luz de las estrellas en sus diferentes longitudes de onda, lo que permite deducir su composición química. La estrella más brillante de Aquarius III mostró características químicas similares a las de estrellas poco comunes que se encuentran en el halo de la Vía Láctea.
“Esto es muy interesante”, comenta el astrofísico brasileño Vinicius Placco, del NOIRLab, un centro de investigación administrado por la agencia estadounidense National Science Foundation (NSF). “Pero necesitamos hacer mediciones de alta resolución para confirmar estas abundancias químicas y así poder especular sobre el origen de esa estrella”. Placco es uno de los autores del artículo sobre Aquarius III y también es miembro de la exploración Delve. En los estudios, los astrofísicos también aportan datos sobre el desplazamiento y la ubicación de unas 10 estrellas de cada galaxia enana con base en las observaciones efectuadas con el telescopio espacial europeo Gaia.
El descubrimiento de más de 50 galaxias enanas satélites de la Vía Láctea en los últimos 20 años reduce un punto de fricción entre la teoría y las observaciones astronómicas. Según los modelos cosmológicos, la Vía Láctea y otras galaxias similares deberían tener muchas galaxias enanas en su órbita, del orden de centenas de este tipo de satélites. Estas predicciones surgen a partir de la constatación de que el 85 % de la materia del Universo está compuesta por la misteriosa materia oscura fría, invisible y de naturaleza desconocida. El 15 % restante está compuesto por materia bariónica, es decir, la materia convencional que da forma a las estructuras visibles del cosmos.
La existencia de la materia oscura se deduce por su efecto gravitatorio sobre la conformación de los cuerpos celestes. La gravedad producida por la materia normal es incapaz de explicar la interacción entre las estructuras visibles del cosmos y su distribución. Por consiguiente, en comparación con la materia normal, es necesario que haya una cantidad casi seis veces mayor de un tipo de materia desconocido, la oscura, para explicar el universo conocido.
La teoría prevé la existencia de subhalos de materia oscura alrededor de las grandes galaxias, como la Vía Láctea, que daría lugar a la formación de estrellas y al surgimiento de muchas galaxias enanas satélites. Es cierto que estas pequeñas estructuras son difíciles de observar, un obstáculo que tan solo en fechas recientes ha empezado a superarse. “En los últimos seis años, el proyecto Delve descubrió seis galaxias enanas orbitando a nuestra galaxia”, dice De Bom. “Pero el problema de la falta de galaxias satélites aún no ha sido resuelto totalmente ni por nosotros ni por ninguna otra iniciativa”.
Este artículo salió publicado con el título “Vecinas de órbita” en la edición impresa n° 350 de abril de 2025.
Proyecto
La estructura quimiodinámica del halo galáctico (nº 21/10429-0); Modalidad Beca de Doctorado Directo; Investigadora responsable Silvia Cristina Fernandes Rossi (USP); Becario Guilherme Limberg; Inversión R$ 243.432,29.
Artículos científicos
CERNY, W. et al. Discovery and spectroscopic confirmation of aquarius III: A low-mass milky way satellite galaxy. The Astrophysical Journal. 23 ene. 2025.
TAN, C. Y. et al A pride of satellites in the constellation Leo? Discovery of the Leo VI milky way satellite ultra-faint dwarf galaxy with DELVE early data release 3. The Astrophysical Journal. 24 ene. 2025.
