¡Cariño, he encontrado enanas aisladas!

• Título del artículo original: “Direct evidence of hierarchical assembly at low masses from isolated dwarf galaxy groups“
• Autores: S. Stierkalt, S.E. Liss et al.
• Institución del primer autor: National Radio Astronomy Observatory (NRAO) & University of Virginis, Charlottesville VA, USA
• Estado de la publicación: Publicado en Nature Astronomy el 6 de enero de 2017.
• Astrobite original: Honey, I found Isolated Dwarfs! por Bhawna Motwani

… Quiero decir, los autores del artículo de hoy lo hicieron.

El modelo actual favorito para explicar la evolución del universo, el modelo Lambda-materia oscura fría (LCDM, por sus siglas en inglés), respalda el crecimiento de la estructura cosmológica a través de la consolidación de unidades más pequeñas, más conocido como montaje “jerárquico”. Esta receta postula que halos de materia oscura, tan pequeñas como el tamaño de nuestro sistema solar, actúan como las primeras plántulas que crecen gradualmente hasta ser galaxias, grupos de galaxias y cúmulos de galaxias. Como consecuencia natural de esta situación, las simulaciones cosmológicas predicen una gran población de pequeñas estructuras restantes (satélites), alrededor la estructura conocida actualmente. Dichos satélites estarían presente en todas las escalas que sobrevivieron durante el proceso de acumulación de la estructura actual.
Entonces, ¿dónde están los satélites; los hemos visto?

La respuesta, como resulta, es sí y no. Previas observaciones han dilucidado que grandes galaxias, como nuestra Vía Láctea, están rodeadas por varias galaxias satélite (o ‘enanas’), al igual que los restos de sus bloques de construcción destruidos en forma de vapores estelares. Por otro lado, a pesar de las predicciones teoréticas y las simulaciones, ningún satélite ha sido observado alrededor de las galaxias enanas en sí y ninguna galaxia enana han sido observada lejos de grandes galaxias. Naturalmente, esto representa evidencias desalentadoras en contra del modelo de acumulación jerárquica a pequeña escala.

El relevo:
Al principio de este año, Sabrina Stierwalt y sus colaboradores trajeron agua a la sedienta comunidad científica, publicando evidencia de formación de estructuras jerárquicas a pequeñas escalas de masa. En su artículo, los autores reportaron observaciones directas de siete grupos compactos de galaxias aislados, compuestos únicamente de galaxias enanas (ver Figura 1). El descubrimiento de estos grupos se realizó durante una inspección visual de los pares de galaxias enanas más aislados en el rastreo TiNy Titans (TNT, por sus siglas en inglés), una campaña de observaciones a múltiples longitudes de onda que tiene como objetivo investigar el efecto de las interacciones enana-enana en la evolución de galaxias con poca masa.

Figura 1. (Figura 1, panel superior izquierdo, del artículo original)  Una imagen compuesta de tres colores de uno de los grupos observados, donde los objetos rojos representan las galaxias enanas individuales.

A pesar de quienes dicen “ver para creer”, en la astronomía, sólo ver algo en raras ocasiones es suficiente. Con el fin de establecer la identidad de los objetos que los autores percibieron como grupos de galaxias enanas, se realizó espectroscopia de seguimiento para confirmar la relación entre las galaxias enanas candidatas y los grupos visuales en sus imágenes. Utilizando la información sobre los tamaños y las dispersiones de velocidad  proyectados para estos grupos (véase la Figura 2), combinado con el conocimiento del contenido típico de materia oscura en galaxias enanas; los autores realizaron cálculos sobre la masa dinámica. Los resultados de la espectroscopia sugieren que la asociaciones observadas son, con alta probabilidad, estructuras ligadas gravitacionalmente.

Esta no es la primera vez que las asociaciones de galaxias enanas han sido el centro de atención. Previas observaciones de estas enanas alrededor de la Vía Láctea y su aparente proximidad al plano orbital de la Gran Nube de Magallanes sugieren que esas enanas podrían ser el resultado de una ruptura de mareas del grupo de Magallanes, del cual las Nubes de Magallanes eran los miembros más grandes (y más brillantes). Sin embargo, lo que destaca a los grupos de enanas descritos por los autores en el artículo de hoy, y lo que los hace verdaderamente únicos en relación a cualquier asociación previamente conocida, es su virtud de ser sumamente compactos y aislados. Siendo de un orden de magnitud menos extendido que los grupos anteriores, y a más de cinco millones de años luz de distancia de cualquier vecino masivo, los grupos TNT tienen el potencial de servir como laboratorios ideales para el estudio de la acumulación de estructuras a pequeñas escalas, sin ser afectadas por efectos ambientales tales como presión adicional (resultado de una fuerza de arrastre) o despojo de masa a través de mareas gravitacionales que pueden borrar de otra manera las indicaciones dinámicas de estructuras coherentes existentes en la historia.

Figura 2. (Figura 2, panel izquierdo, del articulo original) Distancia radial proyectada desde el centroide del grupo frente a la diferencia en la velocidad de línea de visión del miembro del grupo a partir de la media del grupo. Los siete símbolos diferentes representan a los enanos pertenecientes a los siete grupos detectados por los autores.

El descubrimiento de los grupos de enanas TNT provee una oportunidad prometedora para el estudio de montaje jerárquico a escalas de baja masa. Sin embargo, tanto el juicio erróneo de la información (que surge dado el principio de exhaustividad) y la parcialidad hacia una detección de galaxias brillantes son grandes posibilidades en este estudio. Dado que los miembros más brillantes de los grupos reportados son bastante grandes, este estudio mantiene como misterio la historia de la formación jerárquica a masas típicas de galaxias enanas y satélite (es decir, a escalas de masa muy baja). Futuras observaciones de galaxias aún más ténues y sus sub-estructuras en dichos grupos impulsará el censo de galaxias enanas a un nivel estadísticamente significativo, proveyendo buenas razones para pulir nuestra comprensión de cómo las estructuras se forman en nuestro elusivo universo.