Gaia avista una galaxia 'fantasma' a la vuelta de la esquina

I-D: Gran Nube de Magallanes, la Vía Láctea, Antlia 2. Crédito: V. Belokurov basado en las imágenes de Marcus y Gail Davies y Robert Gendler

La sonda espacial europea Gaia ha descubierto una enorme galaxia "fantasma" al acecho en las afueras de la Vía Láctea. 

Un equipo internacional de astrónomos, que incluye miembros de la Universidad de Cambridge, descubrió el objeto masivo al rastrear datos del satélite Gaia de la Agencia Espacial Europea. El objeto, llamado Antlia 2 (o Ant 2), ha evitado su detección hasta ahora gracias a su densidad extremadamente baja, así como por un escondite perfectamente elegido, detrás de la cubierta del disco de la Vía Láctea. Los investigadores han publicado sus resultados en línea. 

Ant 2 es conocida como una galaxia enana. A medida que surgieron estructuras en el Universo primitivo, las enanas fueron las primeras galaxias en formarse, y por eso la mayoría de sus estrellas son viejas, de poca masa y pobres en metales. Pero en comparación con los otros satélites enanos conocidos de nuestra galaxia, Ant 2 es inmensa: es tan grande como la Gran Nube de Magallanes (LMC), y una tercera parte del tamaño de la Vía Láctea. 

Lo que hace que Ant 2 sea aún más inusual es la poca luz que emite. En comparación con la LMC, otro satélite de la Vía Láctea, la Ant 2 es 10.000 veces más tenue. En otras palabras, es demasiado grande para su luminosidad o demasiado oscuro para su tamaño. 

"Este es un fantasma de una galaxia", dijo Gabriel Torrealba, el autor principal del artículo. "Objetos tan difusos como Ant 2 simplemente no se han visto antes. Nuestro descubrimiento solo fue posible gracias a la calidad de los datos de Gaia". 

La misión Gaia de la ESA ha producido el catálogo de estrellas más rico hasta la fecha, incluidas mediciones de alta precisión de casi 1.700 millones de estrellas y revelando detalles nunca antes vistos de nuestra casa Galaxy. A principios de este año, el segundo lanzamiento de datos de Gaia hizo que los científicos de todo el mundo pusieran a disposición nuevos detalles de las estrellas de la Vía Láctea. 

Gaia mapeando las estrellas de la Vía Láctea. Crédito: ESA

Los investigadores detrás del estudio actual, de Taiwán, el Reino Unido, los Estados Unidos, Australia y Alemania, buscaron en los nuevos datos de Gaia los satélites de la Vía Láctea utilizando las estrellas RR Lyrae. Estas estrellas son antiguas y pobres en metales, típicas de las que se encuentran en una galaxia enana. RR Lyrae cambia su brillo con un período de medio día y puede ubicarse gracias a estos pulsos bien definidos. 

"RR Lyrae se había encontrado en todos los satélites enanos conocidos, así que cuando encontramos un grupo de ellos sentados sobre el disco galáctico, no nos sorprendimos totalmente", dijo el coautor Vasily Belokurov del Instituto de Astronomía de Cambridge. "Pero cuando observamos más de cerca su ubicación en el cielo, descubrimos algo nuevo, ya que no apareció ningún objeto identificado previamente en ninguna de las bases de datos que buscamos". 

El equipo se comunicó con colegas del Telescopio Anglo-Australiano (AAT) en Australia, pero cuando verificaron las coordenadas de la Ant 2, se dieron cuenta de que tenían una oportunidad limitada para obtener datos de seguimiento. Pudieron medir los espectros de más de 100 estrellas gigantes rojas justo antes de que el movimiento de la Tierra alrededor del Sol hiciera que la Ant 2 no fuera observable durante meses. 

Los espectros permitieron al equipo confirmar que el objeto fantasmal que vieron era real: todas las estrellas se movían juntas. La hormiga 2 nunca se acerca demasiado a la Vía Láctea, manteniéndose siempre a al menos 40 kiloparsecs (unos 130.000 años luz) de distancia. Los investigadores también pudieron obtener la masa de la galaxia, que era mucho menor de lo esperado para un objeto de su tamaño. 

Una vista imaginada de Antlia 2 en relación con la Vía Láctea y la Gran Nube de Magallanes. Imagen: G. Torrealba (Academia Sínica, Taiwán), V. Belokurov (Cambridge, Reino Unido y CCA, Nueva York, EE. UU.) Basada en la imagen de ESO / S. Brunier

"La explicación más simple de por qué Ant 2 parece tener tan poca masa hoy en día es que las mareas galácticas de la Vía Láctea la están desarmando", dijo el coautor Sergey Koposov, de la Universidad Carnegie Mellon. "Lo que queda sin explicar, sin embargo, es el tamaño gigante del objeto. Normalmente, como las galaxias pierden masa con las mareas de la Vía Láctea, se reducen, no crecen". 

Si es imposible inflar al enano quitándole materia, entonces Ant 2 tuvo que nacer enorme. El equipo aún tiene que averiguar el proceso exacto que hizo que Ant 2 se extendiera tanto. Si bien los modelos actuales de formación de galaxias no han pronosticado objetos de este tamaño y luminosidad, recientemente se ha especulado que algunas enanas podrían inflarse mediante la formación vigorosa de estrellas. Los vientos estelares y las explosiones de supernova alejarían el gas no utilizado, debilitando la gravedad que une a la galaxia y permitiendo que la materia oscura también se desplace hacia afuera. 

"Incluso si la formación de estrellas pudiera cambiar la distribución de la materia oscura en Ant 2 como se formó, debe haber actuado con una eficiencia sin precedentes", dijo el coautor Jason Sanders, también de Cambridge. 

Alternativamente, la baja densidad de Ant 2 podría significar que se necesita una modificación de las propiedades de la materia oscura. La teoría actualmente favorecida predice que la materia oscura se acumula en los centros de las galaxias. Dado lo esponjoso que parece ser la nueva enana, puede requerirse una partícula de materia oscura que esté menos dispuesta a agruparse. 

La galaxia "fantasma" de Ant 2 es una gran galaxia enana oscura que los científicos han descubierto cerca del borde de la Vía Láctea. Aunque baja en masa, Ant 2 tiene aproximadamente el mismo tamaño que la Gran Nube de Magallanes (LMC). (Crédito: V. Belokurov y A. Smith (Cambridge, Reino Unido y CCA, Nueva York, EE. UU.) Basado en las imágenes de Marcus y Gail Davies y Robert Gendler)

"Comparado con el resto de los 60 satélites de la Vía Láctea, Ant 2 es un bicho raro", dijo el coautor Matthew Walker, también de la Universidad Carnegie Mellon. "Nos preguntamos si esta galaxia es solo la punta de un iceberg, y la Vía Láctea está rodeada por una gran población de enanos casi invisibles similares a este". 

La brecha entre la Ant 2 y el resto de las enanas galácticas es tan amplia que bien puede ser una indicación de que falta alguna física importante en los modelos de formación de galaxias enanas . Resolver el rompecabezas de Ant 2 puede ayudar a los investigadores a comprender cómo surgieron las primeras estructuras en el Universo temprano. Encontrar más objetos como Ant 2 mostrará cuán comunes son tales galaxias fantasmales, y el equipo está ocupado buscando otras galaxias similares en los datos de Gaia. 

Fuente: universidad de Cambridge,