“Con TIMER podremos demostrar una idea muy bonita: medir las edades de las estrellas que nacieron en la barra de una galaxia para estimar cuándo se estableció en un estado dinámicamente maduro”

“Para saber cómo se convirtieron las galaxias en lo que observamos hoy en día debemos entender bien los efectos impulsados ​​por sus barras”

“Con TIMER ya hemos demostrado que, para una galaxia concreta, la evolución secular comenzó hace 10.000 millones de años y que su estructura es, por tanto, realmente vieja”

Por Elena Mora (IAC)

En noches suficientemente oscuras, podemos observar una franja estrellada que recorre el cielo de lado a lado. Se trata de un brazo galáctico porque, al igual que las personas, algunas galaxias espirales como la nuestra tienen gigantescos brazos unidos por una barra central de estrellas. Pero ¿por qué no todas las galaxias tienen esta forma? ¿Y por qué unas la consiguen antes que otras? Quizá Dimitri Gadotti, astrónomo del Observatorio Europeo Austral (ESO), pueda darnos la respuesta como Investigador Principal (IP) del proyecto TIMER. El objetivo de este programa internacional es calcular la época en que se formaron las barras de los discos galácticos, estructuras que se constituyen cuando son dinámicamente estables. Y para entender cómo se formaron y evolucionaron las galaxias a lo largo de la historia cósmica este aspecto es primordial. Dimitri Gadotti ha puesto en marcha este proyecto con su visita al IAC, en el marco del Programa Severo Ochoa, que pretende fomentar, entre otros, la colaboración entre la comunidad científica de prestigiosas instituciones.

Pregunta: ¿En qué consistió su colaboración durante su última visita al IAC (personas, grupos de investigación, etc)? ¿En qué temas trabajaste directamente?

Respuesta: Durante mi visita al Instituto, tuve muchas reuniones y conversaciones con Jesús Falcón Barroso e Inmaculada Martínez-Valpuesta, ambos investigadores del IAC y parte del equipo TIMER (Time Inference with MUSE in Extragalactic Rings). La experiencia de ambos no sólo fue muy útil, sino fundamental para definir nuestra metodología de análisis de datos, así como la manera de interpretarlos. Terminamos de recopilarlos justo antes de llegar al IAC, por lo que la visita fue muy oportuna. Además, MUSE, el espectrógrafo del Very Large Telescope (VLT) del Observatorio Paranal (Chile), proporciona tal cantidad de detalles sin precedentes que tuvimos que reformular las estrategias para el análisis de datos frecuentemente usadas en estudios previos. Venir al IAC fue muy productivo para poner el proyecto en marcha.

P: Su campo de investigación se centra en la evolución de las galaxias, concretamente, el impacto de la evolución secular en galaxias barradas. ¿Qué se entiende por ello? ¿Qué importancia tiene en la formación de estos objetos?

R: Los procesos físicos que dan forma a las galaxias tal como las observamos hoy, es decir, que afectan fundamentalmente a sus historias evolutivas, se pueden separar en dos grupos: procesos externos y procesos internos. Los procesos externos incluyen colisiones con otras galaxias, mientras que los procesos internos son en su mayoría resultado de que las galaxias se dirigen hacia un estado de equilibrio dinámico. La mayoría de las galaxias con discos, como nuestra propia Vía Láctea, tienen barras, que son estructuras alargadas, compuestas por una fracción significativa de las estrellas en el disco. Las barras alteran la dinámica de las estrellas y el gas dentro de las galaxias, y conducen a lo que habitualmente se denominan procesos de evolución secular.

Uno de sus efectos más importantes es una redistribución del momento angular a través de la galaxia, lo que significa que muchas estrellas se empujan en diferentes direcciones a lo largo del disco y, en particular, una gran cantidad de gas es empujado hacia las regiones interiores del mismo. En algún momento, este gas se comprime y un número considerable de estrellas nuevas se forman en la región central de la galaxia. Por lo tanto, los procesos de evolución secular impulsados ​​por barras son muy importantes en la evolución de las galaxias. Así que para saber cómo se convirtieron en lo que observamos hoy en día debemos entender bien los efectos impulsados ​​por las barras.

P: ¿Y qué relación tiene el proyecto TIMER que comentaba anteriormente con todo esto?

R: Hace un par de años nos aprobaron un programa de Verificación Científica de MUSE con el cual podríamos demostrar una idea muy bonita. Si pudiésemos medir las edades de las estrellas que nacieron en una galaxia a partir del gas llevado al centro por la barra, a través de los procesos de evolución secular que he descrito anteriormente, podríamos estimar la edad de esa barra. Sin embargo, la misma sólo se forma cuando el disco galáctico se ha asentado –normalmente ocurre justo después-, por lo que su edad también es una estimación de cuando la galaxia se estableció en un estado dinámicamente maduro.

Comprender cuándo se establecen los discos de las galaxias es fundamental y un parámetro clave para las teorías de la formación y evolución galáctica. Con TIMER estamos llevando a cabo esto en una muestra de galaxias para entender cómo varían los tiempos de establecimiento del disco con las propiedades de la galaxia, tales como sus masas. Ya hemos recopilado datos de 18 galaxias y su análisis va muy rápido.

P: En la charla que impartió en el IAC mencionaba la situación en la que se encuentra la investigación sobre la evolución secular de las galaxias, en la que parece haber algunas contradicciones entre los modelos teóricos y los resultados. ¿Podría explicar en detalle a qué se refería?

R: Las galaxias son extremadamente complejas y hay una serie de procesos importantes que todavía necesitamos comprender mejor. En cierta medida, pueden ocurrir al mismo tiempo, por lo que es un error interpretar las observaciones a la luz de un solo conjunto de procesos. Por ejemplo, las galaxias pueden interactuar entre ellas, recoger el gas de su entorno o perderlo dependiendo de una serie de factores. No ver la complejidad de todo lo que puede alterar la vida de una galaxia a veces conduce a conceptos erróneos. Uno habitual es que la evolución secular impulsada por la barra ocurre sólo en la última parte de la historia del Universo y conduce únicamente a la formación de componentes estelares jóvenes. Eso, simplemente, no es cierto. Con TIMER ya hemos demostrado que, para una galaxia concreta, la evolución secular comenzó hace 10.000 millones de años –el Universo tiene unos 13.800 millones de años- y que su estructura es, por tanto, realmente vieja.