Enigma astronómico: encuentran una galaxia gemela de la nuestra, pero mucho más joven

Para los astrónomos, el misterio de las galaxias en el Universo primitivo se ha vuelto aún más insólito. Un equipo de científicos ha identificado una galaxia espiral gigante tan bien formada que ya cuenta con una barra galáctica estable: una estructura larga y recta llena de estrellas en su centro. El problema es que se formó 2.600 millones de años después del Big Bang, mientras que la nuestra, nació poco después del Big Bang.

No es la primera barra galáctica identificada en los primeros tres mil millones de años de vida del Universo, pero sí la primera en ser analizada en detalle, revelando algunas similitudes sorprendentes entre galaxias que han tenido mucho más tiempo para evolucionar, a la vez que plantea la pregunta de cómo se formaron las galaxias durante la infancia del Universo.

“Lo más sorprendente es la similitud con las galaxias locales – explica Shuo Huang, líder del estudio publicado en Nature-. Para llegar a esta conclusión, usamos observaciones con el telescopio ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) para determinar si la barra de J0107a (esta “nueva galaxia) canaliza gas hacia el interior para alimentar el brote estelar central, pero no esperábamos que la distribución y el movimiento del gas pudieran, en cierto modo, parecerse a las galaxias actuales. Esto significa que la estructura galáctica se formó más rápido de lo que pensábamos”.

Recientemente, se ha producido un enorme aumento en el número de grandes galaxias espirales descubiertas en el universo temprano, lo que plantea un problema importante para nuestra comprensión de cómo evolucionó nuestro universo. Creíamos que el proceso era más lento, comenzando con un agujero negro alrededor del cual se acumulaba gas gradualmente, creciendo lo suficientemente denso como para comenzar a formar estrellas.

Una vez que la galaxia en crecimiento alcanza el tamaño suficiente, comenzará a organizarse gravitacionalmente en las estructuras espirales que observamos a nuestro alrededor en el universo local, incluyendo nuestra propia Vía Láctea. La barra galáctica central es una parte altamente evolucionada y organizada de la arquitectura de una galaxia, y por lo tanto, se cree que es una característica de los ejemplos más maduros.

Además, las barras, que actúan como conductos que impulsan los flujos de gas hacia el centro galáctico, son bastante vulnerables a las perturbaciones, e incluso la interacción con una galaxia en tránsito, por no hablar de una colisión galáctica, puede dificultar su desarrollo.

En 2023, Huang y sus colegas describieron una galaxia llamada J0107a basándose en datos del JWST, el Observatorio de rayos X Chandra y ALMA. Esta galaxia es una bestia. Es una galaxia espiral de gran diseño, con estrellas equivalentes a 450 mil millones de masas solares, que experimenta una explosión de formación estelar a un ritmo de 500 masas solares al año.

Pero el equipo de Huang quería comprender la evolución de J0107a, por lo que utilizaron observaciones del JWST y ALMA para intentar cartografiar los movimientos del gas en su interior. Su descubrimiento fue sorprendente: la barra de la galaxia está desviando gas hacia el centro a un ritmo de unas 600 masas solares al año, lo que impulsa la alta tasa de formación estelar que se observa allí.

Este flujo de gas estelar ocurre en J0107a entre 10 y 100 veces más rápido que en las galaxias que observamos a nuestro alrededor en el Universo local, incluyendo la Vía Láctea. Alimenta el centro galáctico, aumentando su densidad a medida que se acumula allí. Dado que las estrellas se forman a partir de densos nudos en densas nubes de gas y polvo, estos flujos facilitan el nacimiento de estrellas. Esto sugiere que las barras podrían haber sido un importante impulsor del crecimiento y la evolución galáctica antes de lo que creíamos posible.

“Hemos demostrado que el movimiento y la distribución del gas son muy similares a los de las galaxias locales, pero no está claro si las estrellas se forman a partir del gas de la misma manera – añade Huang -. El gas es mucho más denso que en las galaxias locales. La formación de estrellas es sensible a la densidad del gas, por lo que podría ocurrir que en algún lugar las galaxias locales no formen estrellas”.