Galaxias judía verde

Utilizando observaciones realizadas con los telescopios VLT (Very Large Telescope) de ESO, el telescopio Gemini Sur y el Canada-France-Hawaii Telescope (CFHT), se ha identificado un nuevo tipo de galaxia. Apodadas como "galaxias judía verde" por su inusual apariencia, estas galaxias irradian en medio de la intensa luz emitida desde los alrededores de agujeros negros monstruosos y están entre los objetos considerados más raros del universo.

Muchas galaxias tienen un agujero negro gigante en su centro que provoca que el gas de su entorno brille. Sin embargo, en el caso de las galaxias judía verde, no solo el centro resplandece: toda la galaxia brilla. Estas nuevas observaciones revelan las regiones radiantes más grandes y resplandecientes encontradas hasta ahora, regiones que se cree están alimentadas por agujeros negros centrales, anteriormente muy activos pero que parecen estar apagándose.

El astrónomo Mischa Schirmer, del Observatorio Gemini, ha estudiado numerosas imágenes del universo distante, buscando cúmulos de galaxias, pero cuando dio con este objeto en una imagen del Canada-France-Hawaii Telescope se quedó sorprendido - parecía una galaxia, pero era de un brillante color verde. Era distinta a todas las galaxias que había visto hasta el momento, algo totalmente inesperado. Rápidamente solicitó poder usar el VLT (Very Large Telescope) de ESO para descubrir qué podría estar creando ese inusual brillo verdoso [1].

"Avisé a ESO con muy poco tiempo de antelación y ellos me concedieron tiempo especial de observación; pocos días después de enviar mi propuesta, el VLT observaba este extraño objeto", dice Schirmer. "Diez minutos después de obtener los datos en Chile los tenía en mi ordenador, en Alemania. Rápidamente reenfoqué por completo mis actividades de investigación, ya que era evidente que había dado con algo realmente nuevo".

El nuevo objeto ha sido etiquetado como J224024.1−092748 o J2240. Se encuentra en la Constelación de Acuario (El Portador de Agua) y su luz ha tardado 3.700 millones de años en alcanzar la Tierra.

Tras el descubrimiento, el equipo de Schirmer buscó en una lista de cerca de mil millones de galaxias [2] y encontró 16 más con propiedades similares, que fueron confirmadas por observaciones hechas con el telescopio Gemini Sur. Estas galaxias son tan escasas que, en promedio, tan solo encontramos una de ellas en un cubo cósmico de 1.300 millones de años luz de lado. Este nuevo tipo de galaxia ha sido apodada como "galaxias judía verde" por su color y porque superficialmente son parecidas a las galaxias "guisante verde", aunque son de mayor tamaño [3].

En muchas galaxias, el material que se encuentra alrededor del agujero negro supermasivo central emite una intensa radiación que ioniza el gas del entorno, haciéndolo brillar intensamente. Normalmente, estas regiones brillantes en galaxias activas típicas son pequeñas, llegando a alcanzar un 10% del diámetro de la galaxia. Sin embargo, las observaciones del equipo mostraron que, en el caso de J2240 y de otras galaxias judía verde localizadas desde entonces, son realmente inmensas, abarcando el objeto por completo. J2240 despliega una de las regiones más grandes y brillantes de este tipo encontradas hasta el momento. Cuando el oxígeno se ioniza, resplandece en un brillante tono verdoso, lo que explica el extraño color que al principio llamó la atención de Schirmer.

"Estas brillantes regiones son fantásticos bancos de pruebas para intentar comprender la física de las galaxias - es como si pudiéramos ponerle un termómetro a una galaxia muy, muy lejana", afirma Schirmer. "Normalmente, estas regiones no son ni muy grandes ni muy brillantes, y solo pueden verse bien en galaxias cercanas. Sin embargo, en este nuevo tipo de galaxias descubierto, pese a estar tan lejos de nosotros, son tan grandes y brillantes que pueden ser observadas con mucho detalle".

Posteriores análisis de los datos llevados a cabo por el equipo revelaron otro enigma. J2240 parecía tener en su centro un agujero negro mucho menos activo de lo esperado para el tamaño y el brillo de la región. El equipo cree que las regiones incandescentes deben ser un eco de cuando el agujero negro central era mucho más activo, y que se irá oscureciendo paulatinamente a medida que los remanentes de la radiación atraviesen la región y salgan al espacio [4].

Estas galaxias presentan un centro galáctico decadente, lo que indica una fase muy fugaz en la vida de la galaxia. En el universo temprano las galaxias eran mucho más activas, los agujeros negros masivos centrales en crecimiento se tragaban las estrellas circundantes y el gas, y brillaban intensamente, produciendo con facilidad más de cien veces más luz que todas las estrellas de la galaxia juntas. Ecos de luz como los vistos en J2240 permiten a los astrónomos estudiar los procesos de decadencia de estos objetos activos para comprender más sobre cómo, cuándo y por qué se detienen - y por qué ahora vemos tan pocos en las galaxias más jóvenes. Este es el siguiente paso que quiere dar el equipo, continuando con su investigación con observaciones espectroscópicas y en rayos X.

"Descubrir algo completamente nuevo es el sueño de un astrónomo hecho realidad y algo que ocurre solo una vez en la vida", concluye Schirmer. "¡Es muy inspirador!".

[1] Los astrónomos estudiaron el objeto utilizando el potente espectrógrafo X-shooter, instalado en el VLT. Dividiendo la luz en sus distintos colores podrían extraer la composición del material incandescente y saber por qué brillaba con tanta intensidad.

[2] La investigación se llevó a cabo utilizando la enorme base de datos online del sondeo Sloan Digital Sky Survey (SDSS).

[3] Las galaxias guisante verde son pequeñas, galaxias luminosas que atraviesan una vigorosa etapa de formación de estrellas. Fueron localizadas por primera vez en 2007 por participantes en el proyecto de ciencia ciudadana Galaxy Zoo. Al contrario que las galaxias judía verde, estas galaxias son muy pequeñas - nuestra galaxia, la Vía Láctea, contiene una masa equivalente a la de unas 200 galaxias guisante verde. La similitud entre las galaxias guisante verde y las judía verde se limita a su apariencia, ya que, en su mayor parte, no existe otro tipo de relación que las asocie.

[4] En muchas galaxias activas la visión del agujero negro central está bloqueada por una gran cantidad de polvo, haciendo difícil medir la actividad del agujero negro. Para comprobar si, en efecto, las galaxias judía verde son distintas de otras galaxias cuyos centros están ocultos, los astrónomos estudiaron datos de estos objetos obtenidos en longitudes de onda mucho más largas del infrarrojo, que penetra fácilmente incluso en nubes de polvo muy densas. Las regiones centrales de J2240, y de las otras galaxias judía verde, resultaron ser mucho más débiles de lo esperado. Esto significa que actualmente el núcleo activo es mucho más débil de lo que en un principio sugiere el brillo de las regiones incandescentes.

Esta investigación se presenta en el artículo "A sample of Seyfert-2 galaxies with ultra-luminous galaxy-wide NLRs - Quasar light echos?", que aparece en la revista The Astrophysical Journal.