No muy lejos de nosotros hay una galaxia enana que suscita una gran interrogante: ¿Cómo logra dar nacimiento a cúmulos estelares sin tener todo el gas y polvo que suele haber en las galaxias más grandes? Los astrónomos creen que la respuesta está en densas cápsulas de material esparcidas por toda la galaxia que alimentan los procesos de formación estelar y que hasta ahora no habían sido detectadas.
Gracias al Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), un equipo internacional de astrónomos descubrió un conjunto compacto de nubes interestelares oculto al interior de la galaxia cercana, enana e irregular Wolf-Lundmark-Melotte, más conocida como WLM.
Estas nubes, que están inmersas en una densa capa de material interestelar, podrían ayudar a entender por qué se forman estos cúmulos estelares en las tenues inmediaciones de una galaxia, miles de veces más pequeña y difusa que nuestra Vía Láctea.
"Por distintas razones, las galaxias enanas irregulares como WLM carecen de lo que se necesita para formar cúmulos estelares", explica Mónica Rubio, astrónoma de la Universidad de Chile y autora principal del artículo que describe los resultados. "Son galaxias esponjosas y muy poco densas, que carecen de los elementos pesados que suelen contribuir a la formación de las estrellas. Las galaxias de este tipo deberían formar estrellas dispersas en vez de cúmulos concentrados, pero claramente este no es el caso".
Al estudiar esta galaxia con ALMA, los astrónomos pudieron localizar por primera vez unas zonas compactas que parecen tener las mismas características que los fecundos ambientes que suele haber en las galaxias más grandes.
Estas zonas fueron descubiertas apuntando a la señal casi imperceptible y muy localizada de ondas milimétricas emitidas por moléculas de monóxido de carbono (CO), comúnmente asociadas con los procesos de formación estelar.
Anteriormente, un equipo de astrónomos encabezado por Deidre Hunter del Observatorio Lowell, en Flagstaff (Arizona, Estados Unidos), había detectado monóxido de carbono en la galaxia WLM utilizando el Atacama Pathfinder Experiment (APEX), telescopio de una sola antena. Estas observaciones iniciales de baja resolución no permitieron determinar la ubicación exacta del monóxido, pero confirmaron que WLM contiene la menor cantidad detectada a la fecha en una galaxia. Según los astrónomos que participaron en ese estudio, tamaña escasez de monóxido de carbono y otros elementos pesados constituía un serio impedimento para los procesos de formación estelar.
"Las moléculas, y en particular el monóxido de carbono, desempeñan un importante papel en la formación de estrellas. A medida que las nubes de gas empiezan a colapsar, la temperatura y densidad aumentan, y eso ejerce una fuerza que se opone a la gravedad. Ahí es donde entran en juego estas moléculas y partículas de polvo, que al entrar en colisión absorben parte del calor y lo irradian al espacio en longitudes de onda infrarrojas y submilimétricas", sostiene Rubio. Este efecto de enfriamiento permite a la gravedad mantener el efecto de colapso hasta que se forma una estrella.
Hasta ahora, los astrónomos simplemente no habían logrado detectar cantidades suficientes de este material que explicara la presencia de los nuevos cúmulos estelares que habían observado en WLM y galaxias similares, donde hay muy pocos elementos pesados.
De acuerdo con los últimos hallazgos, la razón por la cual fue tan difícil detectar el monóxido de carbono en las observaciones previas era que, a diferencia de lo que sucede en las galaxias normales, las nubes de WLM son diminutas en comparación con sus envoltorios de gas atómico y molecular.
Para convertirse en fábricas de estrellas viables, las nubes de monóxido de carbono necesitan que estos enormes envoltorios de gas hagan presión sobre ellas hasta que los núcleos de monóxido de carbono adquieran densidad suficiente para formar un cúmulo normal de estrellas.
"Al igual que un buzo que se siente comprimido cuando está en el fondo de un abismo, estas aglomeraciones de gas incubadoras de estrellas, están sujetas a una enorme presión aun cuando el océano de gas interestelar circundante es mucho menos denso", explica Bruce Elmegreen, coautor del artículo e investigador del IBM T. J. Watson Research Center de Yorktwon Heights, ubicado en el estado de Nueva York. "Tras descubrir que el monóxido de carbono está confinado en zonas muy concentradas dentro de una gran extensión de gas transicional, finalmente logramos entender los mecanismos que dan origen a los impresionantes cúmulos estelares que vemos hoy en la galaxia".
Los futuros estudios que se realizarán con ALMA también ayudarán a entender las condiciones que propiciaron la formación de cúmulos globulares en el halo de la Vía Láctea. Los astrónomos creen que estos cúmulos mucho más grandes podrían haberse formado originalmente en galaxias enanas y luego haber emigrado hacia el halo tras la dispersión de las galaxias enanas huéspedes.
WLM es una galaxia enana relativamente aislada que se encuentra a cerca de 3 millones de años-luz de nosotros, en los confines del Grupo Local: el conjunto de galaxias compuesto por la Vía Láctea, las Nubes Magallánicas, Andrómeda, M33 y docenas de galaxias más pequeñas.
El artículo "Dense cloud cores revealed by CO in the low metallicity dwarf galaxy WLM" es publicado en la edición del 10 de septiembre de 2015 de la revista Nature.