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Investigadores identifican el origen de las primeras estructuras formadas en galaxias

Un equipo científico internacional liderado por el Centro de Astrobiología (CAB, CSIC-INTA) y en el que participa la Universidad de Granada (UGR) ha estudiado las propiedades de las estrellas y su distribución espacial en una extensa muestra de galaxias masivas, descubriendo algunas de las estructuras galácticas más antiguas del universo usando para ello el mayor telescopio óptico e infrarrojo del mundo, el Gran Telescopio Canarias (GTC), y el telescopio espacial Hubble.

Los ladrillos que forman la estructura del universo a gran escala son las galaxias, agrupaciones de miles de millones (incluso billones) de estrellas, gas y polvo ligados gravitacionalmente. Existen diferentes tipos morfológicos de galaxias, cada uno de ellos con estructuras características.

Dentro de las denominadas galaxias de disco, la Vía Láctea por ejemplo, su estructura cuenta con varias componentes, las más relevantes: el núcleo, zona compacta central que alberga generalmente un agujero negro supermasivo; el bulbo, de forma esferoidal y con una gran densidad de estrellas; el disco, que contiene la mayor cantidad de gas y polvo y donde se forman estrellas actualmente; y finalmente el halo, que envuelve toda la galaxia y es la zona más externa, con una concentración de estrellas muy baja y donde se considera que hay una gran cantidad de materia oscura. Además, hay galaxias que tienen barras, anillos y otras estructuras más complicadas.

La estructura de la galaxia se relaciona también con diferentes tipos de poblaciones de estrellas: suele haber estrellas jóvenes en el disco y viejas en el bulbo. Por este motivo, el estudio de las poblaciones estelares de los diferentes componentes estructurales de las galaxias permite desentrañar el proceso de ensamblaje que ha terminado dando lugar a las galaxias que observamos en nuestro entorno.

Un equipo científico internacional liderado por el Centro de Astrobiología (CAB, CSIC-INTA) y en el que han participado 18 instituciones de ocho países, entre ellas el Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC), el Instituto de Ciencias del Espacio (IEEC-CSIC), el Centro de Estudios de Física del Cosmos de Aragón (CEFCA), la Universidad de Granada (UGR), la Universidad Autónoma de Madrid (UAM) y el Observatório Nacional de Brasil (ON), ha estudiado una muestra representativa de galaxias de disco y esferoidales (sin disco) presentes en el denominado campo GOODS-N (de Great Observatories Origins Deep Survey – North), una zona del cielo profundo localizada en la constelación de la Osa Mayor.

El objetivo principal era caracterizar las propiedades de las poblaciones estelares de los bulbos galácticos. Con esta información, los investigadores han sido capaces de determinar cómo se han formado y desarrollado esas estructuras galácticas. Los investigadores han centrado su estudio en las galaxias masivas, de disco y esferoidales, utilizando los datos espaciales procedentes del telescopio espacial Hubble y los datos espectrales procedentes del proyecto SHARDS (Survey for High-z Absorption Red and Dead Sources), un programa de observaciones de toda la región GOODS-N en 25 filtros diferentes realizado con el instrumento OSIRIS del GTC.

El análisis de los datos ha permitido al equipo científico descubrir algo inesperado: los bulbos de las galaxias de disco se formaron en dos oleadas.La primera se produjo en lo que podríamos calificar como la infancia del Universo, la segunda ya a mitad de su vida. Usando la jerga de los astrofísicos, aproximadamente un tercio de los bulbos en galaxias de disco se formaron en torno a un desplazamiento al rojo igual a 6,2, lo que corresponde a una época temprana del universo, cuando éste solo tenía un cinco por ciento de su edad actual, unos 900 millones de años.

Según señala Luca Costantin, investigador del CAB a través del programa de Atracción de Talento de la Comunidad de Madrid y autor principal del estudio, “esos bulbos son las reliquias de las primeras estructuras formadas en el universo”, que han hallado “escondidas en galaxias de disco cercanas”.