Nuevo tesoro de cúmulos globulares contiene pistas sobre la evolución de las galaxias

Alison Hughes, estudiante de doctorado en el Departamento de Astronomía de la Universidad de Arizona y el Observatorio Steward, es la primera autora de un artículo revisado por pares que resume los hallazgos, que se publicó en Diario astrofísico en junio. El estudio se presentará durante una conferencia de prensa virtual en la 239 reunión de la Sociedad Astronómica Estadounidense el martes.

Centaurus A, también conocida como NGC 5128, es una galaxia elíptica visualmente impresionante caracterizada por una erupción relativista de un agujero negro supermasivo en su centro y sorprendentes corrientes de estrellas dispersas dejadas por colisiones y fusiones anteriores con galaxias más pequeñas que orbitan Centaurus A. En la constelación Centaurus, a poca distancia de 13 millones de años luz de la Tierra, Centaurus A está demasiado lejos para permitir que los astrónomos vean estrellas individuales, pero los cúmulos de estrellas pueden identificarse como tales y usarse como «evidencia fósil» de la turbulenta evolución de la galaxia.

Hughes y sus colegas presentan un nuevo catálogo de casi 40.000 cúmulos globulares candidatos en Centaurus A, y recomiendan observaciones de seguimiento centradas en un grupo de 1.900 cúmulos globulares verdaderos y probables. Los investigadores escanearon el cúmulo globular candidato a un radio previsto de unos 150 kiloparsecs, aproximadamente a medio millón de años luz del centro galáctico. Los datos recopilan observaciones de las siguientes fuentes: Fotogrametría Panorámica de Centauros y Escultor, o PISCeS; Gaia, un observatorio espacial de la Agencia Espacial Europea, y el Catálogo de fuentes de NOAO, que combina imágenes disponibles públicamente de telescopios en ambos hemisferios que cubren casi todo el cielo.

Hughes explicó que Centaur A ha sido un objetivo principal para los estudios de cúmulos globulares extragalácticos debido a su riqueza y proximidad a la Tierra, pero la mayoría de los estudios se centraron en los 40 kilómetros interiores (alrededor de 130.500 años luz) de la galaxia, saliendo de la galaxia. Los confines exteriores de la galaxia están en gran parte inexplorados. Al clasificar a los candidatos en función de su probabilidad de ser verdaderos cúmulos globulares, el equipo encontró que aproximadamente 1900 tienen más probabilidades de ser confirmados como tales y la confirmación por espectroscopia de seguimiento debería ser la máxima prioridad.

«Estamos utilizando el satélite Gaia, que se centra principalmente en estudios dentro de nuestra galaxia, la Vía Láctea, de una nueva manera en la que vinculamos sus observaciones con telescopios en la Tierra, en este caso el Telescopio de Arcilla de Magallanes en Chile y el Anglo-Australian Telescopio en Australia».

Hughes dijo que la estructura de Centaurus A les dice a los astrónomos que ha pasado por varias fusiones importantes con otras galaxias, lo que ha dado como resultado su apariencia de globo con regiones similares a ríos que tienen muchas más estrellas que las regiones circundantes. Centaurus A presenta el ejemplo más cercano de una galaxia elíptica y brinda a los astrónomos la oportunidad de estudiar de cerca una galaxia muy diferente a la nuestra. La Vía Láctea, así como su vecino más cercano, la Galaxia de Andrómeda, son galaxias espirales. Las galaxias espirales, con su familiar apariencia de molinete, pueden parecer una galaxia «típica», pero resulta que sus primos elípticos menos organizados los superan en número en el universo.

«Centauro A puede parecer extraño», dijo Hughes, «pero eso es solo porque podemos acercarnos lo suficiente para ver sus detalles más finos». «Lo más probable es que tanto las galaxias elípticas como las espirales como la Vía Láctea sean más caóticas de lo que nos damos cuenta una vez que miramos un poco más allá de la superficie».

Hughes dijo que los cúmulos globulares sirven como evidencia de procesos que ocurrieron hace mucho tiempo.

“Por ejemplo, si ves una línea de estos cúmulos globulares que tienen una (composición química) metálica similar y se mueven a una velocidad radial similar, sabemos que deben haber venido de la misma galaxia enana o de un objeto similar que colisionó con Centauro A y ahora está en proceso de Comprensión».

Los cúmulos de estrellas se forman a partir de densos parches de gas en el medio interestelar. Casi todas las galaxias contienen cúmulos globulares, incluida la Vía Láctea, que tiene alrededor de 150, pero la mayoría de las estrellas no están dispuestas en tales cúmulos. Al estudiar los cúmulos globulares, los astrónomos pueden recopilar pistas sobre su galaxia anfitriona, como su masa, el historial de interacciones con galaxias cercanas e incluso la distribución de materia oscura dentro de ellas, según Hughes.

«Los cúmulos globales son interesantes porque pueden usarse como extractores de estructuras y procesos en otras galaxias donde no podemos resolver estrellas individuales», dijo Hughes. «Retienen firmas químicas, como la composición elemental de sus estrellas individuales, por lo que nos dicen algo sobre el entorno en el que se formaron».

Los investigadores buscaron específicamente cúmulos globulares lejos del centro galáctico porque la subestructura de Centaurus A indica la presencia de un gran grupo no descubierto de tales cúmulos, explicó Hughes. Las observaciones anteriores encontraron poco menos de 600 cúmulos en las regiones centrales, pero las regiones exteriores de la galaxia permanecieron en gran parte desconocidas.

«Hemos mirado hacia otro lado y ya hemos descubierto más de 100 nuevas combinaciones, y es probable que haya más, porque ni siquiera hemos terminado de procesar los datos», dijo Hughes.

«Entonces podemos usar estos datos para reconstruir la estructura y los movimientos en esa galaxia, así como para determinar su masa», dijo Hughes. «De eso finalmente podemos restar todas sus estrellas y ver lo que queda: esa masa invisible debe ser su materia oscura».