Grantecan ayuda a resolver un antiguo enigma sobre el brillo de los discos de las galaxias

Un equipo científico internacional, en el que participa el Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC), ha detectado distorsiones en el brillo del disco de una galaxia que podrían deberse al efecto gravitatorio de una desconocida galaxia vecina. Bautizada con el nombre de GTC-1, la galaxia satélite se ha descubierto utilizando imágenes ultraprofundas obtenidas con la cámara OSIRIS del Gran Telescopio Canarias, ubicado en el Observatorio del Roque de los Muchachos en La Palma. El hallazgo proporciona una posible explicación sobre la forma en que la luz disminuye bruscamente en los bordes de los discos de las galaxias, un misterio que ha intrigado a la comunidad científica durante décadas. El resultado se publica en la revista especializada The Astrophysical Journal.

En 1980 varios equipos científicos encontraron que cuando estudiaban las imágenes de los discos de las galaxias que se muestran de canto, su brillo cae de forma muy brusca en el borde. Este decrecimiento súbito de la luz o truncamiento parecía una pista importante sobre la manera en que se forman las galaxias. Sin embargo, se necesitaron varias décadas, y la utilización de detectores CCD en las observaciones astronómicas, para comenzar a entender este fenómeno.

En la primera década del nuevo milenio, grupos de investigación comprobaron que el gas en algunos discos de galaxias, y en concreto del gas en el borde de la Vía Láctea, mostraban una estructura acampanada. Esto se debe a que el gas que está cerca del canto siente menos atracción gravitatoria hacia el plano de la galaxia y se extiende a lo alto. Así que algunos equipos científicos propusieron que, si las estrellas en los discos también formaban una estructura alabeada, el brillo del disco observado de canto mostraría un truncamiento, a diferencia de la misma galaxia vista de cara, si bien no consiguieron encontrar discos acampanados como esperaban.

Ahora, una investigación internacional, liderada por la Universidad de Valparaíso (Chile), ha encontrado la primera evidencia de una galaxia de canto cuyo disco muestra una caída abrupta de su brillo a la vez que un acampanamiento en el borde. La galaxia, denominada UGC 11859, fue observada con la cámara OSIRIS del Gran Telescopio Canarias (GTC o Grantecan), actualmente el telescopio óptico infrarrojo más grande del mundo, ubicado en el Observatorio del Roque de los Muchachos, en La Palma.

“La primera razón de este descubrimiento se debe a que obtuvimos las imágenes de la galaxia con el mayor telescopio óptico-infrarrojo del mundo, el GTC de 10,4 metros, y en un sitio con un cielo especialmente oscuro y con baja turbulencia atmosférica, la isla canaria de La Palma, lo que nos permitió observar con gran precisión hasta los bordes muy débiles de la galaxia de canto UGC 11859”, explica Luis Ossa-Fuentes, primer autor del artículo y estudiante de doctorado en la Universidad de Valparaíso. “En segundo lugar, tuvimos mucho cuidado en el tratamiento de los datos para eliminar los efectos de la luz de la parte más brillante de la galaxia que, de otro modo, hubiera inundado la luz débil del borde”, añade.

El estudio otorgó al equipo resultados inesperados. “No solamente encontramos el acampanamiento, sino que además detectamos una pequeña galaxia compañera cerca de UGC 11859, cuyo disco está alabeado en el lado próximo al satélite, casi seguramente debido a la atracción gravitacional entre las dos”, señala Alex Borlaff, investigador del NASA Ames Research Center y coautor del artículo. “A esta galaxia de bajo brillo superficial, previamente desconocida y ‘culpable’ potencial de las distorsiones en UGC 11859, la hemos llamado GTC-1”, subraya.

En palabras de John Beckman, investigador emérito del IAC y coautor del estudio: “Hemos estado intentando comprobar el escenario del alabeo durante mucho tiempo, por lo que es esperanzador ver un disco acampanado con una caída de su brillo tan clara”.

El equipo de investigación tiene previsto observar próximamente más discos de canto y obtener imágenes profundas, en varios colores, con el fin de explorar cómo la población de estrellas varía desde el centro hasta los bordes de los discos y aprender más sobre cómo se ensamblan las galaxias a lo largo del tiempo. “Somos conscientes de que, si bien un caso único puede constituir una prueba conceptual, hará falta bastante más trabajo para tener un impacto real en el problema de cómo se forman y crecen los discos galácticos”, concluye Ossa-Fuentes.

Artículo: Luis Ossa-Fuentes et al. “Flares, Warps, Truncations, and Satellite: The Ultra-thin Galaxy UGC 11859”. The Astrophysical Journal 951 149, 2023. DOI: 10.3847/1538-4357/acd54c