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Las capas estelares de una cebolla galáctica

DECam captura las impresionantes capas de la galaxia NGC 3923 y lentes gravitacionales cercanos en una enorme imagen de 250 megapíxeles

28 Septiembre 2023

En esta imagen repleta de galaxias muestra las capas simétricas similares a la de una cebolla de la galaxia NGC 3923, captada por la Cámara de Energía Oscura del Departamento de Energía de EE.UU (DOE) montada en el Telescopio de 4 metros Víctor M. Blanco de la Fundación Nacional de Ciencias (NSF) en el Observatorio Interamericano Cerro Tololo en Chile, un Programa de NOIRLab de NSF. Además, captó un cúmulo de galaxias masivo cercano que exhibe el fenómeno conocido como lente gravitacional.

Al igual que los humanos, las galaxias están moldeadas por el entorno en el que se forman. Aunque no existen dos exactamente iguales, las galaxias se pueden clasificar en tres tipos principales: espirales, elípticas e irregulares. Las galaxias elípticas son las más grandes y se cree que evolucionan a partir de colisiones galácticas y fusiones entre galaxias espirales. Cerca de una décima parte de las galaxias elípticas se clasifican como galaxias de caparazón, caracterizadas por las capas concéntricas que forman sus halos galácticos.

Un ejemplo sorprendente de este tipo de galaxia es NGC 3923, con sus bellas capas similares a la de una cebolla que se aprecian en esta imagen tomada con la Cámara de Energía Oscura (DECam) construida por DOE e instalada en el Telescopio de 4 metros Víctor M. Blanco del Observatorio Interamericano Cerro Tololo (CTIO), un Programa de NOIRLab de NSF. Situada en la constelación de Hidra (la Serpiente), NGC 3923 está a unos 70 millones de años luz de la Tierra y tiene 150.000 años luz de diámetro, lo que la hace un 50% más grande que nuestra Vía Láctea.

Como en el caso de todas las galaxias de caparazón, se cree que la estructura en capas que se observa en NGC 3923 probablemente se desarrolló a partir de una fusión con otra galaxia espiral más pequeña en el pasado. A medida que se fusionaban, el campo gravitatorio de la galaxia más grande desprendió lentamente estrellas del disco de la galaxia más pequeña. Esas estrellas comenzaron a mezclarse gradualmente con el halo exterior de la galaxia más grande, formando bandas concéntricas o caparazones, similar a lo que sucede al añadir una gota de colorante de comida a un bowl de masa que se revuelve lentamente. La gota de colorante se estira formando una espiral que permanece visible durante mucho tiempo antes de mezclarse por completo.

Las capas de NGC 3923 hacen que la galaxia sea bastante excepcional. No sólo tiene el caparazón más grande de todas las galaxias de caparazón observadas, sino que también tiene el mayor número de caparazones y la mayor relación entre los radios de sus caparazones externos e internos. Un estudio en 2016 determinó que NGC 3923 podría estar formado por hasta 42 caparazones distintos, habiéndose creado primero las capas más externas, seguidas de las capas más internas a medida que la danza celeste de las galaxias fue desacelerando su paso.

Otra característica notable de NGC 3923 es que sus capas son mucho más tenues que las de otras galaxias de caparazón. Además, sus capas tienen una interesante simetría, mientras que las de otras galaxias de caparazón son más torcidas. Estas no muy comunes características son un ejemplo sublime de las estructuras únicas que las galaxias pueden adoptar dependiendo de sus condiciones evolutivas específicas.

Si bien NGC 3923 es la atracción principal en esta enorme imagen de 250 megapíxeles, cuanto más se examina el brillante campo, encontramos más tesoros cósmicos. Entre las miles de galaxias e innumerables estrellas de la Vía Láctea que adornan esta imagen, se encuentran las galaxias espirales LEDA 744285 y ESO 440-11. Cerca de la parte superior de la imagen está el lente gravitacional extremadamente grande alrededor del cúmulo de galaxias PLCK G287.0+32.9.

Los lentes gravitacionales, debatidos en revistas científicas desde la década de 1930, fueron planteados en la Teoría General de la Relatividad de Einstein, que establece que un objeto masivo, como un cúmulo de galaxias, puede deformar el espacio-tiempo. En 1989, utilizando el Telescopio de 4 metros Nicholas U. Mayall en el Observatorio Nacional Kitt Peak, el astrónomo Roger Lynds de NOIRLab (NOAO en esa época) y su colega de Stanford Vahé Petrosian descubrieron por primera vez figuras estrechas en forma de arco situadas alrededor de cúmulos de galaxias. Estas propiedades extragalácticas se interpretaron como el resultado de lentes gravitacionales fuertes de las galaxias distantes en el fondo.

De hecho, al hacer un acercamiento a la imagen, se puede ver un puñado de galaxias estiradas y distorsionadas bajo la influencia gravitacional de la materia oscura, la misteriosa sustancia que se encuentra concentrada alrededor de los cúmulos de galaxias. Los lentes gravitacionales permiten a los astrónomos explorar las interrogantes más profundas de nuestro Universo, incluyendo la naturaleza de la materia oscura y el valor de la constante de Hubble, que define la expansión del Universo.

Esta imagen se creó a partir de datos del estudio DESI Legacy Imaging Surveys.

Más Información

[1] Los lentes gravitacionales fuertes son aquellos en los que el efecto es fácilmente visible en forma de arcos o anillos de Einstein.

NOIRLab de NSF (Laboratorio Nacional de Investigación en Astronomía Óptica-Infrarroja de NSF), el centro de EE. UU. para la astronomía óptica-infrarroja en tierra, opera el Observatorio internacional Gemini (una instalación de NSF, NRC–Canada, ANID–Chile, MCTIC–Brasil, MINCyT–Argentina y KASI – República de Corea), el Observatorio Nacional de Kitt Peak (KPNO), el Observatorio Interamericano Cerro Tololo (CTIO), el Centro de Datos para la Comunidad Científica (CSDC) y el Observatorio Vera C. Rubin (operado en cooperación con el National Accelerator Laboratory (SLAC) del Departamento de Energía de Estados Unidos (DOE). Está administrado por la Asociación de Universidades para la Investigación en Astronomía (AURA) en virtud de un acuerdo de cooperación con NSF y tiene su sede en Tucson, Arizona. La comunidad astronómica tiene el honor de tener la oportunidad de realizar investigaciones astronómicas en Iolkam Du’ag (Kitt Peak) en Arizona, en Maunakea, en Hawai‘i, y en Cerro Tololo y Cerro Pachón en Chile. Reconocemos y apreciamos el importante rol cultural y la veneración que estos sitios tienen para la Nación Tohono O’odham, para la comunidad nativa de Hawai‘i y para las comunidades locales en Chile, respectivamente.