Descubren nuevos datos sobre el proceso de formación de las galaxias elípticas

Uno de los misterios que todavía encierra el fondo cósmico es el origen de las galaxias elípticas, aquellas con forma de un luminoso balón de rugby formado, sobre todo, por estrellas rojizas y viejas.

Existen dos hipótesis sobre su formación: una afirma que nacieron por el colapso del material primordial, en los orígenes del Universo (con lo que serían casi tan antiguas como éste mismo). La segunda supone que se han formado por un proceso de fusión de galaxias más pequeñas, con lo que tendrían una edad menor.

Ahora, una nueva técnica de observación del espectro electromagnético ha permitido analizar de forma separada dos elementos, el carbono y el nitrógeno, que hasta ahora sólo se podían estudiar de manera conjunta. Este análisis ha permitido al grupo de investigación de la UCM concluir que las galaxias elípticas estudiadas han tenido procesos de formación muy distintos, según su localización: aquellas que forman parte de cúmulos galácticos se han formado de manera muy rápida, mientras que las que se encuentran en zonas con menor densidad de galaxias (conocidas como “de campo”) son el resultado de un proceso más lento de agrupamiento de galaxias menores.

La investigación recogida en el artículo “Carbon and Nitrogen abundances in early-type galaxies”, ha sido publicada en la revista Astrophysical Journal Letters.

Observaciones desde Canarias

Para llegar a este hallazgo el equipo investigador, dirigido por Javier Gorgas, ha observado una región del espectro electromagnético que habitualmente se descarta. Según explica Elisa Toloba, investigadora principal de este trabajo que supone su tesis doctoral, “la línea de nitrógeno observada está en una región del espectro electromagnético fuertemente absorbida por la atmósfera terrestre", y que no había sido estudiada antes.

Los expertos han analizado una muestra de 35 galaxias elípticas situadas en diferentes entornos. Algunas de ellas se encuentran en el cúmulo de Coma, donde la densidad de galaxias es bastante alta, y otras se encuentran en regiones más aisladas. Las observaciones se han llevado a cabo en el telescopio William Herschel, de 4,2 metros de diámetro, situado en el observatorio del Roque de los Muchachos en la isla de La Palma (Canarias).

Normalmente se estudia la zona del espectro electromagnético de 3.500 amstrong en adelante, hasta el infrarrojo, porque se considera que en una longitud de onda menor la luz que llega no es suficiente.

Sin embargo, el equipo de la UCM escogió la zona de 3.300 Amstrong. En palabras de Toloba: “Hemos observado por primera vez la banda molecular de NH situada en el rango ultravioleta cercano. Los resultados obtenidos son importantes porque, por primera vez, podemos hacer afirmaciones contundentes acerca de las abundancias de nitrógeno y carbono, y sus implicaciones sobre la formación de las galaxias elípticas”.

La importancia de los relojes cósmicos

Distintos elementos químicos sirven de forma habitual como “relojes cósmicos” que marcan el nacimiento y la evolución de las estrellas ya que, a excepción del hidrógeno y el helio, el resto de los elementos del Universo se han generado en el interior de estos astros, y en diferentes momentos.

El equipo investigador ha descubierto que la abundancia de nitrógeno es independiente de la masa de las galaxias, lo que indica que este elemento procede del hidrógeno y el helio originales de las estrellas –hasta ahora existía una gran controversia acerca de su origen- y que se ha formado tanto en estrellas masivas como de masa intermedia, y no sólo en uno de estos tipos de estrellas, como se venía pensando hasta este momento.

Las diferencias observadas entre la abundancia de carbono y de nitrógeno, hasta este momento imposibles de distinguir, han servido a su vez para diferenciar las distintas escalas de tiempo en las que estas agrupaciones estelares se han formado, concluyendo que, dependiendo del lugar en el que se encuentren, la historia evolutiva de las galaxias elípticas será distinta: rápida en los cúmulos, y lenta en los desiertos galácticos.