Están ahí afuera; diminutas, extremadamente débiles e increíblemente antiguas galaxias enanas con tan pocas estrellas que los científicos las llaman "galaxias fantasmas". El telescopio espacial Hubble de la NASA capturó imágenes de tres de estas galaxias de alevines pequeños con la esperanza de desentrañar un misterio de 13 mil millones de años en proceso.
Los astrónomos creen que estas galaxias diminutas y fantasmales observadas junto a la Vía Láctea se encuentran entre las galaxias más antiguas, pequeñas y vírgenes del Universo. Las vistas del Hubble revelan que sus estrellas comparten la misma fecha de nacimiento. Todas las galaxias comenzaron a formar estrellas hace más de 13 mil millones de años, pero luego se detuvieron abruptamente en solo mil millones de años después del nacimiento del Universo.
"Estas galaxias son todas antiguas y tienen la misma edad, así que sabes que algo cayó como una guillotina y apagó la formación de estrellas al mismo tiempo en estas galaxias", dijo Tom Brown, del Instituto de Ciencia del Telescopio Espacial en Baltimore. , Md., El líder del estudio. "La explicación más probable es la reionización".
La reionización del Universo comenzó en los primeros mil millones de años después del Big Bang. Durante este tiempo, la radiación de las primeras estrellas derribó electrones de los átomos de hidrógeno, ionizando el gas de hidrógeno. Este proceso también permitió que el gas hidrógeno se volviera transparente a la luz ultravioleta. Este mismo proceso también puede haber aplastado la formación de estrellas en galaxias enanas, como las del estudio de Brown. Estas galaxias son primos pequeños de las galaxias enanas que hacen estrellas cerca de la Vía Láctea. Y debido a su pequeño tamaño, de solo 2.000 años luz de diámetro, no eran lo suficientemente masivos como para protegerse de la dura luz ultravioleta del Universo temprano que despojó a su escaso suministro de gas hidrógeno, dejándolos incapaces de hacer nuevas estrellas.
Los astrónomos propusieron muchas razones para la falta de estrellas en estas galaxias, además de la teoría de la reionización. Algunos científicos creían que los eventos internos, como las supernovas, eliminaban el gas necesario para crear nuevas estrellas. Otros sugirieron que las galaxias simplemente usaron su suministro de gas de hidrógeno necesario para formar estrellas.
Brown midió las edades de las estrellas observando su brillo y colores. Las poblaciones estelares en estas galaxias fósiles varían desde unos pocos cientos hasta unos pocos miles de estrellas; algunos en forma de sol, algunas enanas rojas y algunas estrellas rojas más grandes que nuestro Sol. Cuando la evidencia mostró que las estrellas eran realmente antiguas, Brown solicitó la ayuda de la Cámara Avanzada para Encuestas del Hubble para excavar en las profundidades de seis galaxias para determinar cuándo nacieron. Hasta ahora, el equipo ha terminado de analizar los datos de tres; Hércules, Leo IV y la Osa Mayor. Las galaxias se encuentran entre 330,000 años luz y 490,000 años luz. A modo de comparación, Brown comparó las estrellas de las galaxias con las encontradas en M92, un cúmulo globular de 13 mil millones de años ubicado a unos 26,000 años luz de la Tierra. Encontró que son de edad similar.
"Estos son los fósiles de las primeras galaxias del universo", dijo Brown. "No han cambiado en miles de millones de años. Estas galaxias son diferentes a la mayoría de las galaxias cercanas, que tienen largas historias de formación estelar ".
El descubrimiento de Brown podría ayudar a explicar el llamado "problema de satélite perdido". Los astrónomos han observado solo unas pocas docenas de galaxias enanas alrededor de la Vía Láctea, mientras que las simulaciones por computadora predicen que deberían existir miles. Pero tal vez sí existen. La encuesta de Sloan encontró más de una docena de pequeñas galaxias hambrientas de estrellas en el vecindario de la Vía Láctea mientras escaneaba solo una parte del cielo. Los astrónomos piensan que docenas de galaxias más débiles pueden acechar sin ser detectadas con la posibilidad de miles de enanos incluso más pequeños que prácticamente no contienen estrellas.
Las pequeñas galaxias pueden estar privadas de estrellas, pero aún tienen una gran cantidad de materia oscura, el marco sobre el cual se construyen las galaxias. Las galaxias enanas normales cerca de la Vía Láctea contienen diez veces más materia oscura que la materia visible ordinaria. Brown explica que estas pequeñas galaxias son ahora islas en su mayoría de materia oscura, invisibles durante miles de millones de años hasta que los astrónomos comenzaron a encontrarlas en el Sloan Survey.
Los resultados de Brown aparecen en la edición del 1 de julio de Astrophysical Journal Letters.
Título de imagen 1: Estas imágenes del Hubble muestran la tenue galaxia enana hambrienta de estrellas Leo IV. La imagen de la izquierda muestra parte de la galaxia, delineada por el cuadro rectangular blanco. La caja mide 83 años luz de ancho por 163 años luz de largo. Las pocas estrellas en Leo IV se pierden en medio de estrellas vecinas y galaxias distantes. En la imagen central se muestra una vista de primer plano de las galaxias de fondo dentro del cuadro. La imagen de la derecha muestra solo las estrellas en Leo IV. La galaxia, que contiene varios miles de estrellas, está compuesta de estrellas similares al sol, estrellas más débiles, enanas rojas y algunas estrellas gigantes rojas más brillantes que el sol. Crédito: NASA, ESA y T. Brown (STScI)
Título de imagen 2: Estas simulaciones por computadora muestran un enjambre de grupos de materia oscura alrededor de nuestra galaxia, la Vía Láctea. Algunas de las concentraciones de materia oscura son lo suficientemente masivas como para provocar la formación de estrellas. Miles de grupos de materia oscura coexisten con nuestra galaxia, la Vía Láctea, que se muestra en el centro del panel superior. Las manchas verdes en el panel central son esos trozos de materia oscura lo suficientemente masivos como para obtener gas del medio intergaláctico y desencadenar la formación de estrellas en curso, creando eventualmente galaxias enanas. En el panel inferior, las manchas rojas son galaxias enanas ultra débiles que dejaron de formar estrellas hace mucho tiempo. Brown y J. Tumlinson (STScI)
