Ciencia con el GTC

El hallazgo de nebulosas planetarias ricas en metales en las zonas exteriores de la galaxia de Andrómeda, utilizando datos de GTC, nos habla de un posible choque de galaxias. La cercana galaxia espiral M31, más conocida como la galaxia de Andrómeda, se encuentra a sólo 2 millones de años luz de distancia de la Tierra. La siguiente galaxia similar a la nuestra y a M31 en tamaño, se encuentra diez veces más lejos, de ahí que resulte de gran interés para estudiar sus propiedades.

Pero, pese a sus similitudes con la Vía Láctea, Andrómeda se diferencia de nosotros por tener un número significativo de nebulosas planetarias [1] muy brillantes fuera de su disco interno.

Al igual que en la Vía Láctea, el disco interno es el lugar en el que continuamente están naciendo y muriendo estrellas de todos los tamaños. Estos discos son muy comunes y producen muchísimas nebulosas planetarias excepcionalmente brillantes, puesto que se forman a partir estrellas masivas.

Sin embargo, no se espera ver nebulosas planetarias de las mismas características lejos de ese disco interno ya que, a esas distancias, las estrellas del entorno son muy viejas y cualquier estrella masiva debería haber desaparecido hace mucho tiempo [2]. Esto se debe a que la vida de las estrellas más masivas es mucho más corta.

Sin embargo, ahí están, al acecho: nebulosas planetarias luminosas en las regiones exteriores de la galaxia de Andrómeda, en los bordes exteriores del disco.

Para Bruce Balick, del Departamento de Astronomía de la Universidad de Washington (EE.UU), que ha liderado este estudio "esta área que rodea a M31 es todo un continente celeste y, una vez se hace el tremendo esfuerzo de localizarlas, estas nebulosas planetarias son fáciles de encontrar. Su detección es el resultado de una amorosa labor por parte de un grupo británico iniciada hace una década".

Estudiar el oxígeno

Los autores de este trabajo utilizaron el GTC y otros telescopios para observar los espectros de estos objetos y determinar el contenido de oxígeno en sus capas de emisión. Eligieron estudiar el oxígeno debido a que sus líneas son mucho más brillantes que las de la mayoría de los elementos (sólo superado en cantidad por el hidrógeno y el helio, los elementos más abundantes en el universo).

Para hacerlo correctamente, necesitaron observar, no solo las diferentes líneas de emisión luminosas, sino una línea relativamente débil del oxígeno a 436 nanómetros: para observar esta débil línea es para lo que, precisamente, se necesitan grandes telescopios como el GTC.

Los resultados fueron sorprendentes: estas nebulosas planetarias muy luminosas, las que no deberían existir en una zona tan externa y lejana a los brazos espirales, contienen casi tanto oxígeno como el Sol. Esto contrasta con el hecho de que las estrellas en esta parte de M31 tienen sólo un 10% de hierro en proporción al del Sol. ¿Por qué es esto importante?

La razón por la que las estrellas ultraperiféricas de las galaxias tienen abundancias tan bajas de hierro es porque son casi tan antiguas como la galaxia. Dado que allí no se han estado formando nuevas estrellas, todas las regiones exteriores deben mostrar los tipos de estrellas que se formaron primero.

Según palabras de Romano Corradi, investigador del Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) que ha participado en este trabajo, "hasta ahora nuestro trabajo sobre el modelo estándar sugería que estas regiones exteriores se formaron por la asimilación de diminutas galaxias enanas, formadas muy temprano en la historia del universo, y que acabaron formando las regiones exteriores y el halo de la galaxia, pero las nebulosas planetarias ricas en oxígeno de las partes exteriores de Andrómeda cuentan una historia diferente".

¿Qué hace que esto sea interesante? La propia historia de la galaxia. Las investigaciones sugieren que estas estrellas se quedaron atrás por un "encuentro" con la galaxia espiral compañera de Andrómeda, M33, la galaxia del Triángulo, que tuvo lugar hace 3.000 millones de años. El encuentro no fue un choque frontal. Por el contrario, las dos galaxias se rozaron la una a la otra. Durante el encuentro, las fuerzas de gravedad de cada galaxia actuaron sobre la otra, agitaron el gas y las estrellas más cercanas al encuentro, y parte de este material fue lanzado lejos. Es posible que, a partir de ese gas rico en oxígeno, se formaran las estrellas masivas que, a su vez, al final de su vida, acabaron generando las nebulosas planetarias luminosas que ahora observamos a grandes distancias del centro de Andrómeda.

Las nebulosas planetarias y las estrellas ricas en hierro no prueban necesariamente que esta idea sea correcta. Sin embargo, el encuentro de M31-M33 es la forma más fácil de explicar por qué estos objetos sólo están presentes en la primera, de entre las numerosas galaxias cercanas del Grupo Local donde podemos detectarlas.

Otro encuentro mucho más grande espera a la galaxia de Andrómeda: uno con la Vía Láctea en unos 5.000 millones de años, justo antes de que nuestro Sol se quede sin hidrógeno. Este encuentro sí será una verdadera colisión y ambas galaxias sufrirán las consecuencias de este choque. Hasta es posible que nuestro Sol, situado en el disco de la Vía Láctea, sea lanzado a grandes distancias, hacia el halo. Imaginen el cielo nocturno a medida que los restos del choque de la Vía Láctea y Andrómeda sean lanzados al espacio.

Notas:

[1] Las nebulosas planetarias son los restos que deja atrás una estrella de tipo solar (entre una y ocho veces la masa del Sol) tras su muerte, una nube formada por gas y polvo que en el centro cuenta con una estrella enana blanca, los restos finales de la estrella.

[2] Algunos estudios sugieren que casi todas las estrellas de estas poblaciones estelares son mayores de 8.000 millones de años o incluso más viejas.