Los cuerpos celestes en las galaxias tienen dos tipos de movimiento básico: orbitando alrededor de su centro de forma regular en un disco ordenado o en órbitas orientadas al azar sin un claro sentido de rotación. Si supusiésemos que las galaxias se comportan del mismo modo que lo hace el Sistema Solar, podríamos pensar que, a medida que los objetos se alejan de su centro, disminuye la velocidad a la que orbitan en torno a él. Sin embargo, en el caso de las galaxias, esto no tiene por qué cumplirse, ya que hay otros factores que influyen en la velocidad a la que giran estos cuerpos, como pueden ser las dimensiones de la galaxia, la influencia gravitatoria de otras galaxias o la cantidad de materia oscura que la compone.

Un equipo internacional de astrofísicos, entre los que se encuentra el investigador del IAC y la Universidad de La Laguna Jesús Falcón Barroso, coordinador del proyecto CALIFA (Calar Alto Legacy Integral Field Area Survey) en el IAC y uno de los autores del artículo publicado en Nature Astronomy, ha recogido datos de 600 galaxias cercanas a la Vía Láctea con el Espectrofotómetro de Apertura Múltiple de Potsdam (PMAS, por sus siglas en inglés) ubicado en el Observatorio de Calar Alto (Almería, España). Como parte de este catálogo, los científicos han elaborado mapas de velocidad de 300 galaxias que muestran los movimientos de sus estrellas. De esta manera han podido determinar tres grupos diferenciados entre órbitas estelares casi circulares, que han denominado “órbitas frías”, “órbitas templadas”, y “órbitas calientes”, típicas del movimiento desordenado y aleatorio de estrellas. Al analizar los datos, han comprobado que las órbitas circulares son frecuentes en las galaxias más pequeñas, mientras que las “órbitas calientes” corresponderían a las de las galaxias más grandes. Además, sorprendentemente, han encontrado una incidencia de “órbitas templadas” mayor de la esperada en todo tipo de galaxias.

Gracias a estos mapas de movimientos estelares se puede obtener mucha información sobre la historia de la formación de estas galaxias. Estos cuerpos evolucionan y crecen durante miles de millones de años fusionándose con otras galaxias. Aquellas que repetidamente han absorbido otras más pequeñas, generalmente presentan un disco delgado y giratorio, mientras que, cuando dos galaxias de una masa similar se fusionan, nace una galaxia elíptica con órbitas estelares desordenadas en todas direcciones. La medición de las órbitas de las galaxias analizadas puede distinguir entre galaxias en forma de disco (órbitas más frías) y galaxias elípticas (órbitas calientes), incluso en los casos en los que, observando una imagen, los astrónomos no pudiesen hacer esa distinción. Es decir, midiendo las órbitas estelares, los investigadores podrán determinar si el pasado de una galaxia se debe a la evolución interna y aislada de la misma, una sucesión silenciosa de fusiones pequeñas o si se ha formado a partir de una adhesión violenta.

CALIFA, que con su muestra de 300 ejemplares se ha convertido en uno de los archivos más extensos sobre la dinámica de las galaxias hasta la fecha, destaca por ser “el primer estudio en plantear un esquema de organización de galaxias basado en la distribución orbital de las estrellas y, por tanto, distinto al diagrama clásico de Hubble (que se centra en su clasificación morfológica)”, explica Falcón Barroso. Este investigador también reconoce, por otra parte, que los resultados de este estudio “plantean algunos problemas a las teorías actuales sobre la formación y evolución de galaxias”.

Esta nueva clasificación ha sido cuidadosamente elaborada para producir una muestra representativa que ayude a los astrónomos que elaboran modelos sobre la evolución de galaxias a probar si sus simulaciones proporcionan las predicciones correctas.

Artículo: ZHU, Ling et al. “The stellar orbit distribution in present-day galaxies inferred from the CALIFA survey”, Nature Astronomy. DOI: 10.1038/s41550-017-0348-1

Nota de prensa MPIA "Library of galaxy histories reconstructed from motions of stars"

Nota de prensa CAHA "Library of galaxy histories reconstructed from motions of stars"

Contacto en el IAC: Jesús Falcón Barroso (jfalcon [at] iac.es (jfalcon[at]iac[dot]es))