La libélula que descubre galaxias

Título: The dragonfly nearby galaxies survey. II. Ultra diffuse galaxies near the elliptical galaxy NGC 5485
Autores: Allison Merritt, Pieter van Dokkum, Shany Danieli, Roberto Abraham, Jielai Zhang, I. D. Karachentsev, L. N. Makarova
Institución del primer autor: Department of Astronomy, Yale University, CT, USA
Estado: Aceptado para ser publicado en ApJ

“Libélula” es el nombre de un telescopio poco convencional, ya que es un arreglo de teleobjetivos (telescopios refractores de alta velocidad), diseñado especialmente para observar objetos extremadamente débiles, como las las zonas más externas de las galaxias o las galaxias ultra difusas (UDG, por sus siglas en inglés). Estas galaxias fueron reciéntemente descubiertas alrededor del súper cúmulo de Coma y se caracterizan por tener un brillo superficial central extremadamente bajo, que las hace casi imposibles de observar. La cantidad de luz que emiten por unidad de área es menor (o mucho menor) que 10 veces la que emite la Vía Láctea.

Las galaxias ultra difusas conocidas se encuentran localizadas en cúmulos de galaxias (objetos esferoidales en el que habitan cientos o miles de galaxias y gas intracúmulo) y tienen forma esferoidal, similar a la de las galaxias elípticas. Sin embargo, sus estrellas parecieran estar distribuidas de forma más uniforme (menos concentradas al centro) que en las galaxias elípticas. Por lo tanto, si comparamos el área dentro de la cual una galaxia emite la mitad de su luz, notaremos que esta área es hasta 8 veces mayor para una galaxia ultra difusa en comparación con una elíptica. Además, las galaxias ultra difusas tienen una masa extremadamente alta en comparación con la que se esperaría que tuvieran, dada la luz que emiten. Un ejemplo es la galaxia “Libélula 44”, la cual recibe su nombre por haber sido detectada con este arreglo de teleobjetivos.

El mecanismo que forma estas galaxias ultra difusas es un gran enigma para los astrónomos. Para poder resolverlo se necesita entender las relaciones que existen entre las propiedades de estas galaxias y el ambiente en el que se encuentran. Por lo que es necesario conocer el mayor número de galaxias ultra difusas que se pueda y estudiar sus propiedades.

En un trabajo anterior, los autores de este trabajo encontraron siete galaxias ultra difusas en la vecindad de la galaxia espiral M101 (Figura 1). Y para el presente trabajo se dieron a la búsqueda de las siete galaxias ultra difusas en el archivo de imágenes del telescopio espacial Hubble (HST, por sus siglas en inglés).

Figura 1. Campo de visión de Libélula centrado en M101. Los recuadros de acercamiento indican la posición de las siete galaxias ultra difusas descubiertas. Crédito: Detalle de la Figura 1 de Merrit et al., 2014 (arXiv:1406.2315v1)

Dado su extremadamente bajo brillo supeficial, nadie había sido capaz de observar estas galaxias en las imágenes del telescopio espacial. Los autores del trabajo tuvieron que aplicar un método de suavizado a las imágenes y sólo así pudieron encontrar tres de las siete galaxias. Sin embargo, las otras cuatro permanecieron escondidas, ocultas bajo el brillo de los otros objetos proyectados en las imágenes. El equipo de astrónomos no se dió por vencido y se fueron a buscar las cuatro galaxias faltantes en las imágenes del archivo del telescopio Canadá-Francia-Hawaii (CFHT, por sus siglas en inglés). ¡Y en esas imágenes sí las encontraron! Así, pudieron confirmar que también estas cuatro galaxias ultra difusas son reales, ya que telescopios distintos han sido capaces de observarlas (Figura 2). Y así, ya analizaron sus propiedades como su brillo y tamaño, así como el ambiente en el que están (grupo de galaxias al que pertenecen).

Figura 2. Cuatro galaxias ultra difusas de este trabajo. Cada línea representa una galaxia mientras que las columnas son las imágenes que se compararon. De izquierda a derecha: imagen tomada en la banda r del arreglo Libélula (Merritt et al., 2014); imagen en banda r del archivo CFHT (original y degradada a la misma resolución que la de las imágenes de Libélula); y la imagen del HST en el filtro F814. Cada recuadro corresponde a 200 arco segundos de lado. Crédito: Figura 6 del artículo original, Merritt et al., 2016 (arXiv:1610.01609v1).

Resultados del trabajo:

Figura 3. Galaxia Ultra Difusa DF4, deformada por la fuerza de gravedad ejercida por las otras galaxias del grupo. Crédito: Detalle de la Figura 5 de Merrit et al., 2016 (arXiv:1610.01609v1)

Las cuatro galaxias ultra difusas de este trabajo no se observan en las imágenes del Hubble porque están mucho más lejos que M101. Además, se encontró que pertenecen a un grupo de seis galaxias en donde NGC 5473 es la más brillante de todas. La forma de estas cuatro galaxias, a diferencia de las encontradas en cúmulos ricos en galaxias, no es esferoidal ni hinchada. Su forma es alargada y torcida debido a que han sido deformadas por la fuerza de gravedad de las galaxias del grupo. De hecho, una de ellas está tan deforme que parece un boomerang (Figura 3). Así, se llega a la conclusión de que la forma de las galaxias ultra difusas depende del lugar en que habiten: cúmulos ricos en galaxias o grupos de pocas galaxias.

El descubrimiento de estas cuatro galaxias demuestra que las galaxias ultra difusas no son exclusivas de los cúmulos ricos en galaxias, sino que también habitan en lugares menos poblados como lo son los “grupos de galaxias”. Aparte, el hecho de que ninguna galaxia ultra difusa se haya observado en aislamiento conlleva a pensar que la formación y evolución de las galaxias ultra difusas depende de la interacción del conjunto de galaxias al que pertenecen. Sin embargo, para poder asegurar esta teoría es crítico hacer una búsqueda exhaustiva de este tipo de galaxias en zonas de poca densidad de galaxias.
Si quieres conocer más de la ciencia que hace Libélula, te recomiendo que leas el artículo ¿Cuán oscura es la materia oscura? en donde se estudia el halo de M101.