Resuelto el misterio de la formación estelar en cúmulos de galaxias

El nuevo instrumento MUSE instalado en el Very Large Telescope de ESO (VLT) ha proporcionado a los investigadores la mejor vista hasta ahora de un espectacular accidente cósmico. Las nuevas observaciones revelan por primera vez el movimiento del gas a medida que era expulsado de la galaxia ESO 137-001 a alta velocidad en un gran cúmulo de galaxias. Los resultados son la clave para la solución de un misterio de largo tiempo; por qué la formación de estrellas se apaga en los cúmulos de galaxias.

Un equipo de investigadores dirigido por Michele Fumagalli del Grupo de Astronomía Extragaláctica y del Instituto de Cosmología Computacional de la Universidad de Durham, fueron los primeros en utilizar de la Multi Unidad Espectroscópico Explorador (MUSE) de ESO, un instrumento del VLT. La observación de ESO 137-001 -una galaxia espiral a 200 millones de años luz de distancia en la constelación austral del Triángulo del Sur-  fue capaz de obtener la mejor vista hasta ahora de lo que está sucediendo a la galaxia, que se precipita en dirección al cúmulo Norma .

MUSE da a los astrónomos no sólo una imagen, sino que proporciona un espectro -o banda de colores- para cada píxel. Con este instrumento, los investigadores recogen alrededor de 90 000 espectros cada vez que ven un objeto, y por lo tanto registran un mapa sorprendentemente detallado de los movimientos y otras propiedades de los objetos observados.

ESO 137-001 está siendo despojado de sus materias primas mediante un proceso denominado decapado de presión , lo que sucede cuando un objeto se mueve a alta velocidad a través de un líquido o gas. Esto es similar a cómo el aire agita el pelo de un perro que tiene su cabeza fuera de la ventana de un coche en movimiento. En este caso, el gas es parte de la gran nube de gas caliente muy delgada que está envolviendo el cúmulo de galaxias en el que ESO 137-001 está cayendo a varios millones de kilómetros por hora.

La galaxia está siendo despojada de la mayor parte de su gas -el combustible necesario para las próximas generaciones de estrellas azules jóvenes. ESO 137-001 está en medio de este cambio de imagen de la galaxia, y se está transformando de una galaxia rica en gas azul a una pobre en gas rojo. Los científicos proponen que el proceso observado ayudará a resolver un enigma científico de largo tiempo.

“Una de las tareas principales de la astronomía moderna es averiguar cómo y porqué las galaxias en los cúmulos evolucionan de azul a rojo durante un período muy corto de tiempo“, dice Fumagalli. “La captura de una galaxia cuando cambia de uno a otro color nos permite investigar cómo sucede esto.”

Observar este espectáculo cósmico, sin embargo, es toda una hazaña. El Cúmulo de Norma se encuentra cerca del plano de nuestra propia galaxia, la Vía Láctea, por lo que se oculta detrás de grandes cantidades de polvo galáctico y gas.

Con la ayuda de MUSE, que está montado en uno de los telescopios de 8 metros del VLT en el Observatorio de Paranal, en Chile, los científicos no sólo pudieron detectar el gas dentro y alrededor de la galaxia, sino que además fueron capaces de ver cómo se mueve. El nuevo instrumento es tan eficiente que una sola hora de tiempo de observación fue suficiente para obtener una imagen de alta resolución de la galaxia, así como de la distribución y el movimiento de su gas.

Las observaciones muestran que las regiones más lejos del centro de ESO 137-001 ya están completamente desprovistas de gas. Este es el resultado de la agrupación de gas -calentado a millones de grados- empujando el gas más frío de ESO 137-001, ya que esto conduce hacia el centro del cúmulo. Esto sucede por primera vez en los brazos espirales donde las estrellas y la materia están más repartidas que en el centro, y la gravedad tiene sólo una reserva relativamente débil de gas. En el centro de la galaxia, sin embargo, la fuerza de la gravedad es lo suficientemente fuerte como para aguantar más tiempo en este tira y afloja cósmico y el gas aún se puede observar.

Con el tiempo, todo el gas galáctico serán barrido en rayas brillantes de ESO 137-001 -restos reveladores de este robo. El gas que se agita lejos de la galaxia, se mezcla con el gas del cúmulo caliente para formar magníficas colas que se extienden a una distancia de más de 200 000 años luz. El equipo quiere echar un vistazo más de cerca a estas corrientes de gas para comprender mejor la turbulencia creada por la interacción.

Sorprendentemente las nuevas observaciones de MUSE de este espectacular penacho de gas, revelan que el gas continúa girando en el mismo sentido de la galaxia, incluso después de haber sido arrastrado hacia el espacio. Por otra parte, los investigadores fueron capaces de determinar que la rotación de las estrellas en ESO 137-001 se mantiene sin cambios. Esto proporciona una prueba más de que es el gas del cúmulo, y no la gravedad, el responsable de la separación de la galaxia.

Matteo Fossati (Universidad Observatorio de Múnich y Max-Planck para la Física Extraterrestre, Garching, Alemania) y co-autor del artículo concluye: “Con los detalles revelados por MUSE estamos cada vez más cerca de comprender plenamente los procesos en estas colisiones. Vemos los movimientos de la galaxia y el gas en detalle; algo que no sería posible sin el nuevo y único instrumento MUSE. Observaciones futuras nos ayudarán a desarrollar una mejor idea de lo que está impulsando la evolución de las galaxias “.

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