Cuando miramos el cielo nocturno fuera de la ciudad brillante, podemos ver una deslumbrante variedad de estrellas y galaxias. Aunque el gas constituye menos del 1% de la materia en el universo, "es el gas que impulsa la evolución de la galaxia, no al revés", dice Felix "Jay" Lockman del Observatorio Nacional de Radioastronomía (NRAO).
Con radiotelescopios y encuestas como el Green Bank Telescope (GBT) en West Virginia, el Atacama Large Millimeter / submillimeter Array (ALMA) y la encuesta Arecibo Legacy Fast ALFA (ALFALFA), Lockman y otros astrónomos están aprendiendo más sobre el papel de gas en la formación de galaxias. Presentaron sus resultados en la reunión anual de la Asociación Americana para el Avance de la Ciencia (AAAS) en San José.
Aunque tenemos una excelente vista de nuestra parte de la Vía Láctea, y podemos decir que tiene una estructura en forma de disco, que es el origen de su nombre, después de todo, no es tan simple estudiar cómo se formó la galaxia. Lockman describió la situación con una analogía: si estuviera tratando de comprender cómo se construyó su propia casa sin salir de ella, miraría y escucharía por toda la casa y miraría por la ventana para aprender lo que pueda de las casas de sus vecinos. Andrómeda es el vecino más grande de la Vía Láctea, y ambas tienen galaxias "satélite" que viajan a su alrededor, algunas de las cuales parecen tener gas.
Además, Lockman y sus colegas encontraron nubes de gas entre Andrómeda y uno de sus satélites, Triangulum, que podría ser una "fuente de combustible para la formación de estrellas en el futuro" para las galaxias. Como un ejemplo dramático de nubes de alta velocidad, Lockman presentó nuevas imágenes GBT de la nube de Smith, que fue descubierta por primera vez en 1963 por un estudiante en los Países Bajos. Smith Cloud es un recién llegado a la Vía Láctea y podría proporcionar suficiente gas para formar un millón de estrellas y sistemas solares. Según su velocidad y trayectoria, "pensamos en unos pocos millones de años, ¡salpique!" ya que choca con nuestra galaxia.
Kartik Sheth, otro científico de NRAO, continuó con una descripción del estado actual de conocimiento de los astrónomos sobre el ensamblaje de galaxias en disco y en espiral, de las cuales la Vía Láctea y Andrómeda son solo dos ejemplos. Las galaxias espirales suelen tener muchas nubes de gas que forman nuevas estrellas, a menudo denominadas viveros estelares, y ahora con ALMA, "un telescopio fantástico a una altura de 16,500 pies", Sheth y sus colegas los estudian con más detalle.
En particular, Sheth presentó resultados recientemente publicados por Adam Leroy en el Revista Astrofísica, en el que examinan las nubes formadoras de estrellas en el corazón de la galaxia explosiva cercana, Sculptor, para estudiar "la física de cómo el gas se convirtió en estrellas". El escultor y otros estallidos de estrellas forman estrellas a un ritmo aproximadamente 1,000 veces más rápido que las galaxias espirales típicas como la Vía Láctea. "Solo con ALMA podemos realizar observaciones como esta" de objetos fuera de nuestra galaxia. Al comparar la concentración y distribución de diez nubes de gas en Sculptor, encuentran que las nubes son más masivas, diez veces más densas y más turbulentas que las nubes similares en las galaxias más típicas. Debido a la densidad de estos viveros estelares, pueden formar estrellas mucho más eficientemente.
Otros astrónomos en la reunión de AAAS, como Claudia Scarlata (Universidad de Minnesota) y Eric Wilcots (Universidad de Wisconsin), presentaron una imagen a mayor escala de cómo las galaxias espirales chocan entre sí para formar galaxias de forma elíptica más masivas. Estas galaxias generalmente parecen más viejas y han dejado de formar estrellas, pero pueden crecer "fusionándose" con una galaxia vecina en su grupo. "Sostendré que la mayoría de las transformaciones de galaxias tienen lugar en grupos", dice Wilcots. En un documento basado en datos de ALFALFA publicado en el Revista Astronómica, Kelley Hess y Wilcots encuentran galaxias ricas en gas distribuidas principalmente en las afueras de los grupos y, por lo tanto, estos sistemas tienden a crecer de adentro hacia afuera.
En un tema relacionado, tanto Priyamvada Natarajan (Universidad de Yale) como Scarlata discutieron cómo la evolución de los agujeros negros masivos en los centros de las galaxias parece estar relacionada con la de la galaxia en su conjunto, cuando los astrónomos los siguen desde la "cuna hasta la edad adulta". " En particular, Natarajan explicó cómo los agujeros negros de las galaxias maduras pueden calentar el gas en una galaxia e impulsar las salidas de gas, evitando así la formación continua de estrellas en la galaxia.
Finalmente, los astrónomos esperan mucha más investigación de vanguardia sobre el gas en las galaxias. Ximena Fernández (Universidad de Columbia) describió el COSMOS HI Large Extragalactic Survey (CHILES) de hidrógeno gaseoso en galaxias con Very Large Array. Han completado una encuesta piloto hasta ahora, en la que han obtenido la detección más distante hasta ahora de una galaxia que contiene gas. Planean mirar aún más lejos en el pasado distante que las encuestas anteriores, esperando detectar gas en 300 galaxias a 5 mil millones de años luz de distancia, 250 veces más que la galaxia observada por Leroy.
Fernández también describió MeerKAT, un radiotelescopio en construcción en Sudáfrica, y la Investigación profunda de orígenes de gases neutros (DINGO) en Australia, los cuales servirán como precursores de la matriz de kilómetros cuadrados en la década de 2020. Estos nuevos telescopios se sumarán a la visión cada vez más compleja de los astrónomos de la formación y evolución de las galaxias.
