Localizan por primera vez el motor de una fusión entre dos galaxias

Un grupo internacional de astrónomos ha localizado con precisión lo que llamaron el ‘motor’ de una galaxia en fusión a 500 millones de años luz de distancia, cerca de la constelación de Delphinus. En realidad, es una brillante luz infrarroja que emana de dos galaxias en proceso de fusión que maravilló a los expertos.

Conocida como galaxia en fusión IIZw096, este luminoso fenómeno está oculto por el polvo cósmico, pero los investigadores identificaron por primera vez esta fuente de luz brillante y energética hace 12 años.

“El telescopio espacial James Webb nos ha proporcionado una visión completamente nueva del universo gracias a su mayor resolución espacial y sensibilidad en el infrarrojo”, explica en un comunicado Hanae Inami, autora de un artículo científico donde describe su investigación publicada en la prestigiosa revista The Astrophysical Journal Letters.

El brillo es mucho más detallado en los datos de JWST que los del Hubble. (Hanae Inami/Universidad de Hiroshima)

“Queríamos encontrar el ‘motor’ que impulsa este sistema de galaxias en fusión. Sabíamos que esta fuente estaba profundamente oculta por el polvo cósmico, por lo que no podíamos utilizar la luz visible o ultravioleta para encontrarla. Sólo en el infrarrojo medio, observado con el telescopio espacial James Webb, vemos ahora que esta fuente eclipsa todo lo demás en estas galaxias en fusión”, señaló la profesora adjunta del Centro de Ciencias Astrofísicas de la Universidad de Hiroshima

Aunque el universo es en su mayor parte espacio vacío, las fusiones entre galaxias no son infrecuentes. Las galaxias masivas son atraídas juntas por la inexorable atracción de la gravedad, combinándose para formar galaxias más grandes. Ni siquiera es algo remoto que solo le sucede a otras galaxias en otros lugares: la Vía Láctea en sí misma es un monstruo cósmico de Frankenstein, parcialmente formado por todas las otras galaxias que ha incluido durante sus miles de millones de años de vida.

Cuando las galaxias se fusionan, sus estrellas, planetas y otros componentes pueden chocar entre sí, sirviendo los restos como forraje para nuevos episodios celestes. La mayoría de estas colisiones galácticas sólo emiten luz infrarroja, que tiene longitudes de onda más largas que la luz visible para los humanos y está más allá del alcance de la percepción humana. En 2010, utilizando el telescopio espacial Spitzer, el mismo equipo descubrió que el sistema en fusión estaba dominado por una brillante emisión infrarroja. Los investigadores pudieron medir la potencia del motor -la fuente de dicho brillo-, pero no pudieron identificar su ubicación exacta debido a la limitada resolución del telescopio.

Las 12 fuentes de luz consistentes con la actividad de estallido estelar. (Inami et al., ApJL, 2023)

Con el telescopio espacial James Webb, descubrieron que este motor es responsable de la mayor parte de la emisión en el infrarrojo medio, que representa hasta el 70% de la emisión infrarroja total del sistema. También descubrieron que la fuente tiene un radio no superior a 570 años luz, una fracción minúscula del tamaño del sistema en fusión, que tiene unos 65.000 años luz de diámetro. Esto indica que la energía está confinada en un espacio reducido, según el coautor Thomas Bohn, de la Universidad de Hiroshima.

“Resulta intrigante que esta fuente compacta, alejada de los centros galácticos, domine la luminosidad infrarroja del sistema”, afirmó Bohn, que agregó que esta fuente contribuye significativamente a la fusión de las galaxias a pesar de encontrarse en las afueras, como una mota de pimienta en la clara de un huevo frito.

“Queremos saber qué impulsa esta fuente: ¿es un brote estelar o un agujero negro masivo?”, preguntó Inami. “Utilizaremos espectros infrarrojos tomados con el telescopio espacial James Webb para investigarlo. También es inusual que el ‘motor’ se encuentre fuera de las partes principales de las galaxias en fusión, así que exploraremos cómo esta poderosa fuente acabó allí.”

Comparación de tamaño entre el telescopio James Webb vs. Hubble. (foto: NASA)

Jason Surace, del Instituto de Tecnología de California y coautor del estudio, afirma que este hallazgo corrobora los conocimientos más recientes sobre el universo y sus cambios. “Las últimas décadas, impulsadas por nuevas observaciones en el infrarrojo realizadas principalmente desde el espacio, han demostrado que el universo es un lugar sorprendentemente dinámico y cambiante”, afirma Surace. “En tiempos pasados, se pensaba que las galaxias -las cosas más grandes que conocíamos- simplemente giraban esencialmente inmutables, como templos celestiales en los cielos”.

Además de identificar la ubicación del motor, los investigadores hallaron 12 “cúmulos” de luz. Algunos de ellos ya habían sido detectados por el telescopio espacial Hubble en el infrarrojo cercano, mientras que otros cinco fueron detectados por el telescopio espacial James Webb. Según Inami, emiten colores en el infrarrojo medio que sugieren que están formando estrellas.

“Las imágenes en el infrarrojo medio del telescopio espacial James Webb descritas en este artículo revelan un aspecto oculto de la galaxia en fusión IIZw096 y abren una puerta a la identificación de fuentes muy oscurecidas por el polvo que no pueden detectarse en longitudes de onda más cortas”, explica Inami. “Las futuras observaciones espectroscópicas previstas de IIZw096 proporcionarán información adicional sobre la naturaleza del polvo, el gas ionizado y el gas molecular caliente en y alrededor de la región perturbada de esta luminosa galaxia en fusión”.