Las Nubes de Alta Velocidad: ¿restos de galaxias enanas?

Tenía "en borrador" hablaros de esta noticia desde que salió la nota de prensa la semana pasada, uniéndola a una historia que comencé a escribir en 2010 y nunca vio la luz. Aprovecho que acabo de ver que lo comentan en Universe Today para hacerla pública aquí.
Además de los cúmulos globulares y las corrientes de marea de galaxias satélites que están siendo destruidas por nuestra Galaxia, alrededor de la Vía Láctea (quiero decir, en su halo) también se encuentran unas nubes de gas neutro que se mueven a alta velocidad. Precisamente estas características les valieron el nombre de nubes de alta velocidad (High velocity clouds, HVCs, en inglés). Se descubrieron por primera vez con radiotelescopios en los años 60 del siglo pasado. Gracias a las observaciones actuales usando radio-interferómetros y grandes radio-telescopios (que es prácticamente la única manera que tenemos de verlas, insisto en que son nubes de hidrógeno neutro, que se observa a longitudes de onda de 21 cm) sabemos estas nubes (que se mueven a más de 70-90 km/s más rápido que el gas que correspondería al disco de la Vía Láctea en la misma zona) suelen tener masas de varios millones de veces la del Sol y están repartidas por todo el cielo.

Nubes de alta velocidad alrededor de la Vía Láctea. El plano de la Vía Láctea está en el ecuador de la figura, el centro de nuestra Galaxia se localiza en el centro. Los colores indican las velocidades del gas neutro en cada nube, oscilando entre azul (-400 km/s) y rojo (400 km/s). Crédito de la imagen: Tobias Westmeier (UWA/ICRAR), basado en el "Leiden/Argentine/Bonn (LAB) Galactic H I Survey (Kalberla et al. 2005)" y el modelo de Vía Láctea de Kalberla et al. 2007. Más información en la página web de Tobias Westmeier.
Las nubes de alta velocidad siempre han llamado la atención tanto a astrofísicos observadores como teóricos. Los primeros querían identificarlas y entender su naturaleza. Los segundos querían construir buenos modelos de formación y evolución de la Vía Láctea, por tanto estas nubes restringían y complicaban las teorías. Siempre ha habido mucha incertidumbre sobre lo que eran o qué ocurrirá con ellas cuando interaccionen con el disco galáctico. ¿Son restos de gas expulsados del disco galáctico por explosiones de supernova? ¿Son galaxias enanas que están cayendo sobre la Vía Láctea, o lo que queda de ellas porque no vemos las estrellas? ¿Se mezclara su gas con el existente en el disco para formar nuevas estrellas? Las nubes de alta velocidad aún encierran muchos misterios, aunque la hipótesis dominante en la actualidad (en parte, gracias a la observación de nubes de alta velocidad también en galaxias cercanas) es que al menos gran número de ellas corresponden con gas externo a la Vía Láctea que está en proceso de acreción en ella.
El ejemplo más famoso de estas nubes es la Corriente Magallánica, en realidad un complejo de nubes de alta velocidad, que envuelve no sólo a las dos Nubes de Magallanes (galaxias enanas satélites de la Vía Láctea) sino que se extiende por más de 100º desde ellas. Se descubrió en la década de los 70 del siglo pasado, entonces también se vio su relación con las Nubes de Magallanes, pero no fue hasta 2004 cuando la astrofísica Mary Putman y colaboradores sugirieron la hipótesis actualmente aceptada: la Corriente Magallánica se ha formado en parte por interacciones de marea entre las Nubes de Magallanes y la Vía Láctea. Observaciones posteriores indicaron que esta estructura era incluso más larga y vieja de lo que se pensaba, lo que sugería que posiblemente comenzara a desarrollarse hace 2500 millones de años tras un encuentro cercano entre las dos Nubes de Magallanes y antes de que se acercaran a la Vía Láctea.

Composición digital de una imagen de todo el cielo en el rango visible con la emisión radio (21 cm) de la Corriente Magallánica en falso color rosa. Ojo que el eje horizontal (longitud galactica) está invertido con respecto a la imagen anterior. Las dos Nubes de Magallanes están dentro de esta corriente (a la derecha y debajo del disco de la Vía Láctea). La Corriente Magallánica se aleja de ellas hacia el Norte, cruzando al otro hemisferio galáctico, y más de 100º en dirección contraria. Fue la Imagen Astronómica del Día 25 de enero de 2010... ¡desde entonces he querido hablar de ella! Crédito: David L. Nidever et al., NRAO/AUI/NSF & A. Mellinger, LAB Survey, Parkes Obs., Westerbork Obs., Arecibo Obs..
Recientemente, un equipo internacional de astrofísicos liderados por Matthew Nichols (Sauverny Observatory, Suiza) han usado datos del radiotelescopio de 100m de Green Bank (West Virginia, EE.UU.) para estudiar en detalle una de estas nubes de alta velocidad. En concreto, observaron la conocida como Nube Smith (nombrada así por su descubridor), localizada a unos 8000 años luz sobre la constelación del Águila, y con unas dimensiones de 9800 por 3300 años luz de tamaño. Su masa de gas neutro (hidrógeno principalmente) es de unos 3 millones de veces la masa del Sol. Los datos observacionales se han complementado con simulaciones hidrodinámicas. La sorpresa ha sido que estos modelos teóricos indican que la nube debe tener gran cantidad de materia oscura para que pueda tener ahora las propiedades observadas.

La Nube de Smith, una nube de alta velocidad, tal y como se observa en hidrógeno atómico (21 cm) usando el radiotelescopio de 100m de Green Bank (West Virginia, EE.UU.). La imagen está en falso color, tonalidades más amarillentas indican mayor cantidad de gas, tonalidades azules indican las regiones donde el gas es menos denso. La combinación de observaciones y simulaciones hidrodinámicas sugieren que esta nube está envuelta en un halo de materia oscura, sólo posible si fuese el resto de una galaxia enana. Crédito: NRAO / AUI / NSF.
Dicho con otras palabras, la Nube de Smith parece que es (o era) una galaxia enana. Este objeto tendría todas las propiedades para formar estrellas y constituir una galaxia diminuta por sí misma, pero por motivos desconocidos (¿quizá la interacción con nuestra Galaxia?) nunca lo habría hecho. La Nube de Smith podría estar así envuelta en un halo de materia oscura tal y como lo están el resto de las galaxias, y es precisamente por este halo de materia oscura por la que seguiría existiendo ahora. En efecto, los modelos teóricos predicen que, sin el halo de materia oscura, la Nube de Smith se habría destruido por su intensa interacción con la Vía Láctea, dado que ya cruzó el disco Galáctico hace unos cuantos millones de años, habiendo sido su gas acretado al disco de la Vía Láctea. No obstante, y a hilo de lo que os contaba de las noticias científicas en el post anterior, hay que ser precavidos: la existencia de materia oscura en la Nube de Smith viene sólo predicha por las simulaciones teóricas. La existencia de materia oscura en la Nube de Smith aún no se ha confirmado observacionalmente.
De confirmarse, este hallazgo corroboraría la idea de que las Nubes de Alta Velocidad (o al menos la mayor parte de ellas) tienen un origen extragaláctico. Pero el descubrimiento trae también un corolario: ¿cómo de chica puede ser una galaxia enana? O dicho de otra forma, ¿cuál es la masa mínima que puede tener una galaxia enana? En la actualidad el límite está más o menos en ese orden: alrededor de un millón de veces la masa del Sol, con el límite justo con la masa típica de los cúmulos globulares. ¿Y si otras nubes de alta velocidad aún más pequeñas también tienen un halo de materia oscura? En cualquier caso este estudio también hace avanzar nuestra comprensión de la formación de las galaxias y de la Vía Láctea en particular.