SECRETOS DEL ESPACIO PROFUNDO: ¿Qué tan extraña es la Vía Láctea?
En la vasta extensión del universo, la Vía Láctea ocupa un lugar especial en nuestros corazones. Es nuestro hogar, y tras estudiarla durante décadas desde nuestra residencia cósmica, enclavada en uno de sus majestuosos brazos espirales, la conocemos mejor que cualquier otra galaxia. Pero ¿cuán verdaderamente típica - o extraordinaria - es la galaxia que nos acoge? En otras palabras, ¿hasta qué punto comparte su historia con otras galaxias dispersas por el gran tapiz del cosmos? Situar la singularidad de la Vía Láctea, o su ausencia, en un contexto más amplio es crucial, ya que, durante décadas, los científicos la han utilizado como modelo para comprender cómo se forman y evolucionan las galaxias. Sin embargo, en un universo con más galaxias de las que jamás hayamos podido contar, la Vía Láctea es solo un ejemplo. ¿Qué pasaría si nos hubiéramos equivocado al pensar que algunas de sus características son en realidad peculiaridades, cuando, en realidad, podrían ser típicas de la mayoría de las galaxias? Hace unos 10 años, Marla Geha, de la Universidad de Yale, y Risa Wechsler, de la Universidad de Stanford, emprendieron un ambicioso proyecto para responder a esta pregunta. Su enfoque implicó observar no solo las galaxias en sí, sino también su entorno de galaxias enanas: galaxias satélite que orbitan alrededor de sus anfitrionas más grandes. Al ser las galaxias enanas más pequeñas, son más sensibles a su entorno y pueden actuar como sondas. Su estudio puede proporcionar información sobre los halos invisibles de materia oscura de sus galaxias anfitrionas y su evolución. Geha y Wechsler denominaron a su proyecto SAGA (abreviatura de Satélites Alrededor de Análogos Galácticos) y comenzaron la titánica tarea de catalogar las galaxias enanas del universo distante, una a una, centrándose en las que orbitan galaxias similares a la Vía Láctea. Sin embargo, la naturaleza tenue y difusa de las galaxias enanas hizo que identificarlas y distinguirlas de las galaxias de fondo fuera un trabajo complejo y meticuloso. Para el 2017, el equipo solo había estudiado ocho análogas de la Vía Láctea. «Sabíamos que era una locura», afirma Geha. «La idea era que sería un proceso largo y lento, pero que valía la pena el reto». El esfuerzo, que ha durado una década, ha cartografiado 101 galaxias análogas a la Vía Láctea en el universo distante y 378 de sus respectivas galaxias satélite. Los resultados del equipo sugieren que, si bien nuestra galaxia está lejos de ser una anomalía cósmica, sus galaxias satélite presentan características distintivas que la convierten en una excepción en comparación con sus similares. Gran parte de lo que sabemos sobre las diminutas y tenues galaxias satélite proviene del estudio de las que rodean la Vía Láctea. Los ejemplos más famosos de nuestra galaxia son la Gran Nube de Magallanes (GNM) y la Pequeña Nube de Magallanes (PEM), que se encuentran a unos 160.000 y 200.000 años luz de distancia, respectivamente, en el cielo austral. Ambas contienen numerosos focos de formación estelar, como la Nebulosa de la Tarántula en la GNM. Pero la Vía Láctea también cuenta con más de 50 galaxias enanas satélite más pequeñas, ninguna de las cuales está formando estrellas. Cuando los científicos intentan recrear sistemas similares a la Vía Láctea mediante simulaciones por computadora, incluso los mejores modelos tienen dificultades para replicar a la perfección este enjambre de galaxias enanas que orbitan nuestra galaxia. Esto ha llevado a los astrónomos a preguntarse si la Vía Láctea captura con precisión la población de galaxias y sus tenues galaxias satélite. “Este ha sido un gran desafío en el campo durante décadas”, afirma Andrew Wetzel, de la Universidad de California en Davis, quien no participó en SAGA. “Si tengo una muestra pequeña, ¿es representativa de la población en su conjunto?”. Al catalogar cientos de sistemas similares a la Vía Láctea más allá de nuestro entorno cósmico, SAGA ha comenzado a proporcionar ese contexto estadístico tan necesario, afirma. Un aspecto clave de este esfuerzo es que, durante la última década, el equipo de SAGA ha aumentado su eficiencia en la difícil tarea de distinguir las galaxias satélite de un vasto fondo de galaxias más distantes, afirma Yao-Yuan Mao, de la Universidad de Utah, quien simula sistemas de satélites con la masa de la Vía Láctea para las observaciones del telescopio SAGA. Esta mejora se ha beneficiado de los avances tecnológicos. Por ejemplo, Mao comenta que le llevó aproximadamente un año realizar simulaciones de 45 análogos de la Vía Láctea en el 2015, mientras que la misma tarea le llevó solo una semana el año pasado. «La capacidad computacional ha aumentado drásticamente», afirma.El primer resultado significativo del estudio, publicado en el 2017, reportó poblaciones de galaxias satélite en torno a tan solo ocho galaxias análogas a la Vía Láctea. Sin embargo, el equipo ya comenzaba a observar que nuestra galaxia y su conjunto de galaxias satélite no eran típicas de otras galaxias de la muestra. Con la excepción de las Nubes de Magallanes, todas las galaxias satélite enanas de la Vía Láctea han dejado de formar estrellas durante mil millones de años o más, un estado que los astrónomos denominan extinguido. Sin embargo, de las 27 galaxias enanas que el equipo de SAGA identificó orbitando otras galaxias, todas menos una seguían formando estrellas activamente. Para el 2021, la colección de galaxias anfitrionas de SAGA había aumentado a 36, y la tendencia continuó. En el 2024, el equipo publicó sus resultados más recientes en The Astrophysical Journal , elevando su recuento a poco más de 100 galaxias anfitrionas. Para teóricos como Wetzel, este creciente conjunto de datos es valioso para perfeccionar las simulaciones por computadora de maneras que jamás podríamos lograr utilizando solo la Vía Láctea, afirma. "He sido un gran admirador del trabajo del equipo SAGA; que es una contribución enorme al campo". Ahora que las Nubes de Magallanes han caído bajo la influencia de la Vía Láctea, esta galaxia mayor está erosionando la capacidad de sus satélites para formar estrellas. De hecho, si se pudieran observar estas galaxias satélite en longitudes de onda de radio, se vería que el gas - la materia prima necesaria para la formación de estrellas -está siendo gradualmente absorbido por la inmensa atracción gravitatoria de nuestra galaxia. Los modelos de esta interacción sugieren que en unos 2.000 millones de años, tras una órbita aproximadamente más alrededor de la Vía Láctea, las Nubes de Magallanes habrán perdido la mayor parte, si no la totalidad, de su gas, lo que prácticamente anulará su capacidad para formar nuevas estrellas. "Es un resultado muy interesante", afirma el astrofísico James Bullock, de la Universidad de California, Irvine, quien no participó en SAGA. En lugar de estar simplemente determinado por la masa de la galaxia satélite, este hallazgo sugiere que el complejo proceso de despojar a un satélite del gas y extinguir la formación estelar es más complejo y prolongado, añade. "Quizás no sea sorprendente, pero es bueno saberlo" asevero. Otro factor singular en la evolución de la Vía Láctea y sus satélites podría ser que nuestra galaxia tiene una vecina cercana, la Galaxia de Andrómeda (M31). Estas dos grandes galaxias podrían estar influyendo mutuamente en sus sistemas de satélites de maneras que las distinguen de otras galaxias anfitrionas del estudio SAGA, afirma Nadler. "Creo que ahora comprendemos realmente algunas de las peculiaridades de la Vía Láctea de una forma que antes desconocíamos", afirma Geha. Mao añade: "No es muy común aprender algo nuevo y concreto sobre el universo a lo largo de la vida; esto es genial". A partir de las observaciones de millones de galaxias y de la expansión del propio universo, los científicos disponen de métodos complementarios para medir indirectamente los efectos de la materia oscura a gran escala, principalmente a través de su influencia gravitacional. «Pero necesitamos más ayuda a escalas más pequeñas», afirma el cosmólogo Dillon Brout, de la Universidad de Boston, quien no participó directamente en SAGA. El enfoque de SAGA para contar las galaxias satélite apagadas permite a los cosmólogos limitar la naturaleza de la materia oscura y distinguir entre modelos en competencia, ya que se espera que cada uno deje firmas específicas en la distribución de las galaxias satélite. Por ejemplo, en el modelo de materia oscura fría, las partículas que la componen viajan a velocidades mucho menores que la de la luz. Se predice que este tipo de materia oscura teórica se agrupa con mayor facilidad, lo que resultaría en un mayor número de galaxias satélite. Por otro lado, la materia oscura cálida viaja más rápido y actúa como una especie de mezclador, suavizando el universo primitivo para que forme menos halos de materia oscura y, por lo tanto, menos galaxias satélite. Cabe destacar que el equipo principal de SAGA se ha mantenido intacto durante la última década, a pesar de que dos de sus mayores ciclos de observación tuvieron lugar durante la compleja pandemia de COVID-19. «Es un equipo muy pequeño, considerando la magnitud de lo que hicimos», afirma Geha, y muy unido. Por ahora, el equipo de SAGA ha pausado las observaciones adicionales y planea centrarse en profundizar su comprensión de los sistemas ya catalogados. En este momento, duplicar o triplicar el número de análogos de la Vía Láctea -lo que podría llevar una década - no aporta mucho más, afirma Geha. Para ser verdaderamente revolucionario, el número de análogos tendría que multiplicarse por al menos diez, una hazaña que requerirá tecnología de vanguardia. Ese salto se producirá cuando el Observatorio Vera C. Rubin inicie operaciones a finales de este año. Diseñado para capturar imágenes de casi todo el cielo austral cada tres noches, Rubin catalogará miles de satélites ultratenues a distancias de hasta 10 000 millones de años luz en todo el universo. Y se espera que el próximo Telescopio Espacial Roman de la NASA capture imágenes de las corrientes estelares de las galaxias satélite con mayor detalle, lo que permitirá a los astrónomos inferir el estado de extinción de cada galaxia. Juntos, ambos esfuerzos parecen destinados a publicar una avalancha de datos que revolucionará el estudio de la evolución galáctica y la materia oscura. Al igual que el equipo de SAGA, estos trabajos ayudarán a los astrónomos a apreciar mejor la Vía Láctea, no sólo como nuestro hogar, sino también como parte de un paisaje cósmico mucho más amplio.
