Un grupo de astrofísicos liderados por Mireia Montes, investigadora del Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC), descubrió la galaxia más grande y difusa registrada hasta el momento. El estudio fue publicado en la revista Astronomía y Astrofísicay utilizó datos obtenidos con el Gran Telescopio Canarias (GTC) y el Radiotelescopio Green Bank (GBT).

Nube es una galaxia enana casi invisible descubierta por un equipo de investigación internacional liderado por el Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) en colaboración con la Universidad de La Laguna (ULL) y otras instituciones.

El nombre fue sugerido por la hija de cinco años de uno de los investigadores del grupo y se debe a la apariencia difusa del objeto. El brillo de su superficie es tan tenue que pasó desapercibido en varios estudios anteriores de esta parte del cielo, como si se tratara de una especie de fantasma. Esto se debe a que sus estrellas están tan dispersas en un volumen tan grande que «Nube» (el término español para «nube») era casi indetectable.

Esta galaxia recién descubierta tiene un conjunto de propiedades específicas que la distinguen de objetos previamente conocidos. El equipo de investigación estima que Nube es una galaxia enana diez veces más débil que otras de su tipo, pero también diez veces más grande que otros objetos con un número comparable de estrellas. Para mostrar lo que esto significa para aquellos que saben un poco sobre astronomía, esta galaxia tiene un tercio del tamaño de la Vía Lácteapero tiene una masa similar a la de la Pequeña Nube de Magallanes.

Imagen de la galaxia Nube a través de diferentes telescopios. Crédito: SDSS/GTC/IAC

“Con nuestro conocimiento actual, no entendemos cómo puede existir una galaxia con características tan extremas”, explica Mireia Montes, primera autora del artículo, investigadora del IAC y la ULL.

Desde hace algunos años, Ignacio Trujillo, segundo autor del artículo, analiza, a partir de imágenes del SDSS (Encuesta Sloan Digital Sky), una franja específica de cielo, como parte del proyecto Legado del IAC Stripe 82. Durante una de las revisiones de datos, notaron una mancha tenue que parecía lo suficientemente interesante como para iniciar un proyecto de investigación.

El siguiente paso fue utilizar imágenes multicolores ultraprofundas del Gran Telescopio Canarias (GTC), para confirmar que este punto del estudio no era algún tipo de error, sino más bien un objeto extremadamente difuso. Debido a su debilidad, es difícil determinar la distancia exacta a Nube. Utilizando una observación obtenida con el Telescopio Green Bank (GBT) en Estados Unidos, los autores estimaron la distancia de Nube en 300 millones de años luz, aunque observaciones posteriores con el radiotelescopio Very Large Array (VLA) y el Telescopio Óptico William Herschel (WHT ) en el Observatorio del Roque de los Muchachos, La Palma, debería ayudarles a demostrar si esta distancia es correcta. “Si la galaxia está más cerca, seguirá siendo un objeto muy extraño y ofrecerá grandes desafíos a la astrofísica”, comenta Ignacio Trujillo.

¿Otro desafío para el modelo actual de materia oscura?

La regla general es que las galaxias tienen una densidad mucho mayor de estrellas en sus regiones internas, y que esta densidad cae rápidamente al aumentar la distancia desde el centro. Sin embargo, Montes dice que en Nube “la densidad de las estrellas varía muy poco a lo largo del objeto, por eso es tan débil, y no pudimos observarlo bien hasta que tuvimos las imágenes ultraprofundas del GTC. «

La galaxia de las nubes. La figura es una composición de una imagen en color y una imagen en blanco y negro, para resaltar el fondo. Crédito: GTC/Mireia Montes

Nube dejó intrigados a los astrónomos. Prima facie, explica el equipo, no hay interacción ni otros indicios de sus extrañas propiedades. Las simulaciones cosmológicas son incapaces de reproducir sus características “extremas”, incluso basándose en diferentes escenarios. “Nos quedamos sin una explicación viable dentro del modelo cosmológico actualmente aceptado, el de la materia oscura fría”, explica Montes.

El modelo de materia oscura fría puede reproducir las estructuras a gran escala del Universo, pero hay escenarios a pequeña escala, como el caso Nube, para los que no puede dar una buena respuesta. Mostramos cómo diferentes modelos teóricos no logran producirlo, lo que lo convierte en uno de los casos más extremos conocidos hasta el momento. “Es posible que con esta galaxia, y otras similares que podamos encontrar, podamos encontrar pistas adicionales que abran una nueva ventana para comprender el universo”, comenta Montes.

“Una posibilidad atractiva es que las propiedades inusuales de la Nube nos muestren que las partículas que componen la materia oscura tienen una masa extremadamente pequeña”, dice Ignacio Trujillo. De ser así, las propiedades inusuales de esta galaxia serían una demostración de las propiedades de la física cuántica, pero a escala galáctica. “Si se confirma esta hipótesis, sería una de las manifestaciones más bellas de la naturaleza, unificando el mundo de los más pequeños con el de los más grandes”, concluye.

Referencia: “Una galaxia casi oscura con la masa de la Pequeña Nube de Magallanes” por Mireia Montes, Ignacio Trujillo, Ananthan Karunakaran, Raúl Infante-Sainz, Kristine Spekkens, Giulia Golini, Michael Beasley, Maria Cebrián, Nushkia Chamba, Mauro D'Onofrio , Lee Kelvin y Javier Román, 9 de enero de 2024, Astronomía y Astrofísica.
DOI: 10.1051/0004-6361/202347667