Galaxias renacuajo y contrarrotación

Creo que nunca he usado un título tan feo en un artículo, pero esta vez lo he hecho a propósito para ver si les pico la curiosidad. Este texto trata de un tema sobre el que estoy investigando ahora. Como seguramente saben, los renacuajos son las crías de las ranas. Su forma es peculiar, una cabecita con una larga cola. Así se ven las galaxias que denominamos tadpoles (renacuajo en inglés).

Su forma de renacuajo también la podríamos ver como la forma de un cometa entrando en la atmósfera de la Tierra, con una cabeza brillante y una estela.

Esta forma nos hizo creer que estas galaxias estaban compuestas por un cúmulo de estrellas envuelto en una nube de gas, que al entrar en una zona de mayor densidad a alta velocidad formaría esa estela, como si de una melena al viento se tratara.

Las galaxias renacuajo son galaxias pequeñas, de masa de apenas cientos de miles de veces la masa del Sol (cien veces menos pesadas que la Vía Láctea).

Nos dimos cuenta -y ahora empiezo a contar la investigación que hago con mi equipo en el telescopio Isaac Newton de La Palma - de que esas galaxias enanas también tenían una característica muy especial. La composición química del gas era similar a la del origen del universo. Un gas muy poco contaminado, casi prístino. Eso se llama en nuestro argot galaxias extremadamente pobres en metales (extremely metal-poor galaxies). Nos interesaron porque podrían ser fósiles de un universo primitivo que habrían sobrevivido hasta nuestra época.

En cuanto a la forma de renacuajo, la razón por la que las vemos con esa forma alargada es la proyección en ángulo con la que las percibimos en el cielo. El cúmulo de estrellas jóvenes con mucho gas limpio no está en el centro, sino en un lado del disco de la galaxia. Vimos que estas galaxias rotan, pero que el centro de la rotación no está en la parte más brillante (la cabeza del renacuajo).

Además, ese gas tan limpio de metales solo está en la cabeza, en el resto de la galaxia es distinto. Esto es sumamente raro porque, el contenido en metales del «cuerpo de la galaxia» es el normal, el que corresponde a su masa estelar -es decir a la historia de la galaxia. Ahí sí que se creaba un conflicto.

La galaxia está formando estrellas ahora, que vemos como un cúmulo brillante, pero que ha usado un gas que no es el que tiene la galaxia, sino uno mucho más «primitivo».

Se nos ocurrió una explicación. El gas que estaba alimentando la formación del brote estelar habría venido de fuera. No podía ser gas que ya estuviera en la galaxia, porque sabíamos que este tiene una composición química «normal». Y ese gas que le habría llegado de fuera tampoco podía ser cualquiera que hubiera venido de otra galaxia contemporánea. Solo podía ser un resto del material limpio del principio del universo que seguiría existiendo aún ahora.

Los modelos de formación del Universo son muy complejos. Muestran cómo se ha ido construyendo nuestro mundo desde el Big Bang. Se ha formado a partir de condensaciones de materia que suceden en forma de filamentos, canales por los que fluyen el gas y las protogalaxias. En esa red cósmica se forman confluencias o nodos -como si se tratase de una red neuronal. En esos nexos se crearon las galaxias y los cúmulos de galaxias donde ahora habitamos. Pero los modelos también predicen que esta transformación de gas en galaxias no es completa, y que queda gas sin utilizar que debería existir aún ahora como filamentos tenues de material primigenio.

Nuestras galaxias renacuajo nos podrían estar revelando que los modelos tienen razón; que vivimos en un mundo de galaxias maduro, pero que los restos de la creación cósmica aun conviven con nosotros.

Hemos seguido investigando, y en concreto queriendo confirmar todo esto ampliando la muestra de galaxias observadas. Recientemente, hemos identificado una evidencia más de que es material externo el que está cayendo sobre la galaxia enana y generando nueva formación de estrellas en el disco.

En una galaxia disco «normal», como la nuestra, las estrellas y el gas giran en un plano, alrededor del centro galáctico, un núcleo brillante.

La contrarrotación aparece cuando una parte del disco gira en sentido opuesto al resto. Esto es lo que hemos descubierto analizando las curvas de velocidad del gas de nuestras renacuajas. Las curvas muestran que, cerca del cúmulo brillante, el gas rota en sentido contrario al del resto de la galaxia.

La detección de patrones de contrarrotación es muy interesante, porque indica que la galaxia tuvo una historia dinámica complicada reciente. El gas contrarrotante se interpreta como que la galaxia capturó gas externo. Ese material habría caído con momento angular (ángulo de giro) opuesto y se habría quedado orbitando al revés (con el tiempo, se mimetizará con el resto del gas del disco de la galaxia y el rasgo «peculiar» desaparecerá, borrando con ello parte de la historia de la galaxia).

En nuestro asunto, la contrarrotación que estamos apenas descubriendo en la «cabeza» del renacuajo es una confirmación adicional de que hay gas externo que llega al disco de la galaxia y dispara la formación estelar reciente que da a nuestras galaxias enanas pobres en metales la apariencia de cometa.

Y, si han llegado hasta aquí, ¡gracias y enhorabuena!