Descubren por primera vez un sistema de cúmulos globulares en el disco de una galaxia con el Gran Telescopio Canarias

Los cúmulos globulares son aglomerados de entre cien mil y un millón de estrellas, en los que todas sus componentes son aproximadamente coetáneas y tienen una composición química similar. Son objetos muy viejos, se formaron hace aproximadamente 11,500 millones de años, 2,300 millones de años después del Big Bang. Estos cúmulos se encuentran habitualmente en galaxias grandes y aparecen distribuidos en el halo de las galaxias, una especie de esfera alrededor de las mismas.

Una investigación internacional, liderada por la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM) y realizada con el instrumento OSIRIS del Gran Telescopio Canarias (GTC), ha descubierto en la galaxia espiral Messier 106 (también conocida como M106 o NGC4258) cúmulos globulares que, en lugar de distribuirse en una esfera, parecen estar dispuestos en un disco alineado con el disco de gas de la galaxia y girando prácticamente a la misma velocidad que éste.

“Esto no se había visto nunca antes; es uno de esos hallazgos totalmente inesperados y sorprendentes que ocurren en la ciencia”, explica Rosa Amelia González Lópezlira investigadora del Instituto de Radioastronomía y Astrofísica (IRyA-UNAM) que ha liderado el estudio. “La forma en la que se mueven estos cúmulos y su distribución es similar a los discos de galaxias durante el período de máxima formación estelar, hace 10,000 millones de años, lo que se conoce como el ‘mediodía cósmico’, por lo que pensamos que el disco de cúmulos de M106 podría ser una reliquia de esa época”, aclara.

El poder de GTC y OSIRIS

En el estudio han sido clave los datos obtenidos con el instrumento OSIRIS instalado en el GTC, del Observatorio del Roque de los Muchachos (Garafía, La Palma), especialmente, a la hora de confirmar los candidatos a cúmulos globulares y diferenciarlos de otros objetos aparentemente puntuales, tales como estrellas y galaxias lejanas. Para ello, es necesario tomar espectros para comprobar que cada uno tiene una población coetánea de estrellas ancianas y que realmente pertenecen a la galaxia estudiada.

Para Divakara Mayya, investigador del Instituto Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica (INAOE) y segundo autor del artículo, “las observaciones con GTC y OSIRIS son esenciales para el éxito del estudio ya que estos objetos son bastante lejanos y, por lo tanto, se requieren exposiciones de más de una hora con el telescopio óptico-infrarrojo más grande del mundo para poder extraer la información necesaria de los espectros”.

El instrumento OSIRIS (Optical System for Imaging and low-Intermediate-Resolution Integrated Spectroscopy) es un espectrógrafo multiobjeto, construido en el Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) en colaboración con México, con el que se pueden observar varios objetos a la vez. “Disponer de esta capacidad de multiplexado, es decir, obtener varios espectros de forma simultánea, es fundamental para este tipo de estudios, algo que GTC ofrece hasta en tres de sus instrumentos actuales, cubriendo desde el óptico al infrarrojo”, resalta Antonio Cabrera, jefe de operaciones científicas del GTC. En esta ocasión, se observaron un total de 23 candidatos a cúmulos globulares en dos campos.

El artículo forma parte de un proyecto más amplio que estudiará los sistemas de cúmulos globulares en nueve galaxias espirales dentro de un radio de 52 millones de años luz con el propósito de investigar la relación entre el número de cúmulos globulares y la masa del agujero negro central en galaxias espirales.  “La relación es muy ajustada para las galaxias elípticas, pero no es tan clara en las galaxias espirales; la Vía Láctea, por ejemplo, no la cumple —comenta la investigadora González Lopezlira—. Las nueve galaxias espirales que vamos a estudiar tienen buenas estimaciones de las masas de sus agujeros negros y están a distancias a las que se pueden ver bien sus cúmulos globulares”.

El reciente estudio corrobora que existe correlación entre el número de cúmulos globulares y la masa del agujero negro en M106 y confirma la precisión del método fotométrico empleado con el GTC. “Estudios de este tipo en más galaxias espirales podrán aclarar el papel de las varias hipótesis propuestas para el ensamblaje de las galaxias, sus sistemas de cúmulos globulares y sus agujeros negros”, señala la autora principal del artículo.

El Gran Telescopio Canarias y los Observatorios del Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) forman parte de la red de Infraestructuras Científicas y Técnicas Singulares (ICTS) de España.