En realidad, así comenzó todo, con los elementos fusionados en las estrellas

Los investigadores, sencillamente, no se esperaban algo así. Una galaxia en forma de disco, compacta, masiva y en rápida rotación, pero que dejó de formar estrellas unos pocos miles de millones de años después del Big Bang. El hallazgo, que se acaba de publicar en Nature, se ha llevado a cabo con el telescopio espacial Hubble.

Es la primera vez que se consigue observar algo parecido, ya que ninguna de las galaxias “muertas” de esa época lejana muestra ese tipo de estructura. El descubrimiento de MACS2129-1 resulta importante porque su mera existencia es algo que desafía todo lo que sabemos, o creíamos saber, sobre cómo se forman las galaxias masivas que nos rodean en la actualidad.

De hecho, cuando el Hubble la fotografió, los investigadores esperaban encontrarse con una caótica esfera de estrellas en plena formación, alimentada por la energía de la colisión con otras galaxias cercanas. Pero en vez de eso, se encontraron con un disco aplanado, similar en forma a nuestra Vía Láctea y, lo que es más, completamente inactivo.

Se trata, pues, de la primera evidencia observacional directa de que al menos algunas de las galaxias “muertas” más tempranas, en las que la formación estelar se ha detenido, consiguen, de alguna manera que ignoramos, seguir evolucionando a partir de un disco similar al de la Vía Láctea hasta transformarse en las galaxias elípticas gigantes que vemos hoy.

Lo cual supone una enorme sorpresa, porque las galaxias elípticas contienen estrellas muy viejas, mientras que las galaxias espirales suelen contener un gran número de estrellas jóvenes y azules. Sin embargo, la evidencia no deja lugar a dudas: por lo menos algunos de estos discos galácticos muertos han conseguido transformarse y resurgir de sus cenizas. De hecho, no solo han cambiado su estructura, sino también las trayectorias de sus estrellas para adoptar la forma de galaxias elípticas.

“Esta nueva visión -explica Sune Toft, del Instituto Niels Bohr de la Universidad de Copenhague y director de la investigación- puede forzarnos a replantear por completo el contexto cosmológico de cómo las galaxias arden al principio y evolucionan después tomando las formas que vemos actualmente. Tal vez hallamos sido ciegos ante el hecho de que las primeras galaxias muertas podían ser discos, simplemente porque no hemos sido capaces de resolverlos”.

Estudios anteriores de lejanas galaxias muertas asumían, en efecto, que su estructura era similar a la de las galaxias elípticas cercanas en las que terminan evolucionando. Pero confirmar esta hipótesis, en principio, requiere de telescopios mucho más potentes de los que existen en estos momentos. Sin embargo, y gracias al fenómeno de “lente gravitacional”, que permite amplificar los objetos muy lejanos cuando su luz pasa a traves de cúmulos galácticos muy masivos, que actúan como un “zoom”, el telescopio espacial Hubble ha conseguido enfocar uno de estos primitivos y misteriosos objetos. Y los investigadores han sido capaces, por primer vez, de observar el centro de una galaxia muerta.

En concreto, MACS2129-1 es tres veces más masiva que la Vía Láctea y gira sobre sí misma al doble de velocidad, aunque solo tiene la mitad de su tamaño. Utilizando los instrumentos del telescopio, Toft y su equipo lograron, además, determinar la masa estelar, la tasa de formación de nuevas esttrellas y la edad de las estrellas existentes.

Núcleo muy activo

La razón por la que esta galaxia dejó tan pronto de fabricar estrellas se desconoce. Podría ser el resultado de un núcleo galáctico muy activo, con enormes cantidades de energía brotando del agujero negro supermasivo central. Energía que sería capaz de inhibir el proceso de formación estelar sobrecalentando el gas o, incluso, expulsándolo fuera de la propia galaxia. O también podría ser el resultado de una masa de gases fríos fluyendo sobre la galaxia y siendo rápidamente comprimidos y calentados, evitando así que se creen nubes de formación de estrellas.

Sea como fuere, los astrónomos se preguntan cómo es posible que estos discos tan jóvenes, masivos y compactos logren evolucionar en las galaxias elípticas que podemos observar en el Universo actual. Según Toft, “probablemente sea a través de fusiones con otras galaxias. Si estas galaxias crecen a través de fusiones con otros compañeros menores, y estas pequeñas galaxias acompañantes llegan en gran número y desde todos los ángulos, eso podría, eventualmente, volver aleatorias las órbitas de las estrellas dentro de la galaxia. También se podrían imaginar grandes fusiones, algo que sin duda también podría destruir el movimiento ordenado de las estrellas”.

Toft, ahora, solo espera poder usar el futuro telescopio James Webb, mucho más poderoso que el Hubble, para poder buscar más galaxias parecidas.

 

Estos son los protagonistas impulsores del Proyecto LIGO. Rainer Weiss, Kips S. Thorne Y Barry C. Barish han logrado hacer realidad una de las predicciones de Einsten un siglo antes: detectar ondas gravitacionales, ondulaciones en el tejido del espacio tiempo.

Publicado: El País

                                                 Detector de neutrinos de Daya Bay.

Si estas ondas viajaran todas igual, simultáneamente, la superposición nunca cambiaría y no habría oscilaciones. Pero si los neutrinos asociados a estas ondas tienen masa, y sus masas son diferentes, cada onda se propaga con velocidad diferente y la superposición entre ellas, el “sabor”, cambia con el vuelo del neutrino. Por eso, la observación de la oscilación de los sabores de neutrinos implica que éstos deben tener masa, aunque sea tan pequeña que aún no la hemos podido determinar de forma directa.

El simple hecho de que estas partículas tengan masa nos obliga a replantear nuestro entendimiento de la física con la que explicamos y describimos la materia, que solo predecía neutrinos sin masa. Aunque el resto de partículas también son masivas, y con masas mucho mayores, el carácter especial de los neutrinos de nuevo podría esconder sorpresas. Por ejemplo, su carácter neutro, hace que la línea que distingue partículas de antipartículas, materia de antimateria, se desdibuje para los neutrinos.

Las antipartículas son partículas producidas en laboratorios y de forma natural en la atmósfera terrestre, idénticas en todo a su partícula asociada, excepto en su carga, que es opuesta. Así el positrón, la antipartícula del electrón, es idéntica a éste pero con carga positiva en vez de negativa.

 

 

Aún es un misterio el por qué nuestro Universo está formado por materia si partículas y antipartículas se producen y destruyen juntas en la mayoría de procesos conocidos. En algún momento se debió crear un exceso de materia sobre antimateria para poder crear galaxias, estrellas, planetas y personas. Pero quizá los neutrinos tengan la respuesta. Al no tener carga, sería posible que, igual que los neutrinos oscilan entre “sabores”, su masa también permitiera a neutrinos oscilar en antineutrinos, rompiendo la barrera entre partículas y antipartículas y plantando la semilla del exceso de materia en el Universo al que, a la postre, debemos nuestra existencia. ¿Quizá un futuro premio Nobel nos de la respuesta?

Enrique Fernández es investigador Ramón y Cajal del departamento de Física Teórica de la UAM y miembro del Instituto de Física Teórica UAM-CSIC.