Se ha descubierto una 'galaxia fósil' a 3.000 millones de años luz de nosotros

Estas rarezas cósmicas son galaxias que, tras una fase inicial de intensa formación estelar, se desvían de su trayectoria evolutiva prevista, explica CNN. Mientras otras galaxias se expanden y se fusionan, las galaxias fósiles permanecen prácticamente inactivas. Como cápsulas del tiempo celestiales, ofrecen una visión del universo antiguo y permiten a los astrónomos estudiar cómo se forman las galaxias.

La galaxia fósil recién descubierta, denominada KiDS J0842+0059, se encuentra a unos 3.000 millones de años luz de la Tierra, lo que la convierte en la galaxia más distante y la primera de su tipo observada fuera del universo local, la región del espacio más cercana a la Tierra, que se encuentra a unos 1.000 millones de años luz. Fue descubierta por un equipo de astrónomos dirigido por el Instituto Nacional Italiano de Astrofísica (INAF) utilizando imágenes de alta resolución del Gran Telescopio Binocular en Arizona.

“Las galaxias reliquia, por pura casualidad, no se han fusionado con ninguna otra galaxia, permaneciendo prácticamente intactas durante mucho tiempo”, comenta Crescenzo Tortora, investigador del INAF. “Estos objetos son muy raros porque la probabilidad de fusionarse con otra galaxia aumenta naturalmente con el tiempo”.

Los astrónomos creen que las galaxias más masivas se forman en dos etapas, dice la coautora del estudio Chiara Spiniello, investigadora de la Universidad de Oxford en el Reino Unido.

“Uno es un estallido temprano de formación estelar, una actividad muy rápida y violenta”, dijo. “El resultado final es algo muy compacto y pequeño, el progenitor de esta reliquia”.

La segunda fase, añadió, es un largo proceso en el que las galaxias cercanas comienzan a interactuar, fusionarse y devorarse mutuamente, lo que provoca cambios drásticos en sus formas, tamaños y poblaciones estelares. «Definimos una reliquia como un objeto que se ha saltado casi por completo esta segunda fase, habiendo formado al menos el 75 % de su masa en la primera», explicó Spiniello.

Una característica de las galaxias fósiles es que son muy antiguas, compactas y densas, mucho más grandes que nuestra propia galaxia, señala CNN.

“Contienen miles de millones de estrellas tan masivas como el Sol y no forman nuevas estrellas; básicamente no hacen nada, y son los fósiles de un universo muy antiguo”, dijo Chiara Spiniello. “Se formaron cuando el universo era muy joven. Y luego, por alguna razón que, sinceramente, aún desconocemos, dejaron de interactuar. No se fusionaron con otros sistemas. Evolucionaron sin obstáculos y permanecieron como estaban”.

Las galaxias fósiles son cruciales porque constituyen un vínculo directo con una población masiva de galaxias que existió hace miles de millones de años, afirmó Michele Cappellari, profesor de astrofísica de la Universidad de Oxford, quien no participó en el estudio. «Como 'fósiles vivientes', han escapado a las fusiones y al crecimiento caótico que caracterizan a la mayoría de las demás galaxias masivas. Estudiarlas nos permite reconstruir las condiciones del nacimiento del universo y comprender los estallidos iniciales de formación estelar», añadió.

La gran pregunta, añadió, es qué causó que estas galaxias dejaran repentinamente de formar estrellas. «La evidencia de observaciones tanto locales como distantes sugiere que la retroalimentación de los agujeros negros supermasivos podría ser la causa», dijo Cappellari. «Estos agujeros negros pueden crear vientos potentes que expulsan o calientan el gas de la galaxia, impidiendo así la formación de estrellas. Sin embargo, esta sigue siendo un área de investigación activa».

Los científicos identificaron por primera vez KiDS J0842+0059 en 2018 utilizando el Telescopio de Rastreo del VLT (VST) en el Observatorio Paranal de Chile. Esta observación mostró que la galaxia estaba poblada por estrellas muy antiguas, pero solo proporcionó una estimación aproximada de su masa y tamaño, por lo que se requirieron observaciones más detalladas para confirmar que se trataba de una reliquia. El Gran Telescopio Binocular (LBT) utilizado para esta confirmación puede producir imágenes muy nítidas gracias a su capacidad para compensar la turbulencia atmosférica, que de otro modo podría dificultar el enfoque de los telescopios terrestres sobre objetos distantes.

La galaxia fósil recién descubierta se suma a un grupo de pocas otras que han sido observadas con este nivel de detalle, la más prístina de las cuales, NGC 1277, fue confirmada por el telescopio espacial Hubble en 2018.

NGC 1277 y KiDS J0842+0059 son muy similares, pero esta última está mucho más lejos de la Tierra. Según Spiniello, se ajusta casi a la perfección a la definición de galaxia fósil. «Es lo que llamamos una reliquia extrema», explicó, «porque casi todas, o el 99,5 %, de sus estrellas se formaron en una época increíblemente temprana del cosmos, y la galaxia no ha hecho absolutamente nada desde entonces».

La galaxia fósil tiene estrellas y planetas igual que la nuestra, pero es mucho más densa, añadió Spiniello. «Habrá muchas más estrellas en un volumen diminuto, por lo que estará muy poblada», explicó. «Y encontrar sistemas solares como el nuestro con muchos planetas orbitándolo será mucho más difícil, simplemente por la probabilidad de que haya estrellas compañeras cerca».

Para los observadores, KiDS J0842+0059 luce como hace 3 mil millones de años porque ese es el tiempo que tarda la luz de la galaxia en llegar a la Tierra. Spiniello sugiere que la reliquia probablemente permanecerá así para siempre, pero los científicos no pueden estar seguros porque aún desconocen qué le impide interactuar con otras galaxias.

“Debe haber algo que les impide unirse, pero sin saber qué es, no podemos predecir realmente qué pasará en el futuro”, admite Spiniello.

Identificar galaxias fósiles y confirmar su naturaleza es muy difícil, en parte porque son relativamente raras y pequeñas en comparación con galaxias normales como la Vía Láctea, afirmó Sébastien Comeron, astrónomo extragaláctico del Instituto de Astrofísica de Canarias (España). La confirmación de la distante galaxia reliquia es un mérito de las estrategias de búsqueda empleadas para identificar estos objetos y de los instrumentos modernos, añadió.

“Las galaxias reliquia son misteriosas”, añadió Comeron. “El hecho de que varias galaxias actuales sean remanentes prístinos de las primeras grandes galaxias exige una explicación”.

Los astrónomos no pueden determinar con certeza la rareza de estas reliquias, pero Spiniello estima que, entre todas las galaxias del universo, podría haber una entre millones. El proyecto INSPIRE, que busca y cataloga galaxias fósiles y condujo al descubrimiento de KiDS J0842+0059, ya ha identificado docenas de otras candidatas que se están estudiando en profundidad, afirmó Spiniello.

Nuevas herramientas podrían hacer esta búsqueda aún más eficaz. Spiniello y Tortora están entusiasmados con el telescopio Euclid, lanzado por la Agencia Espacial Europea en 2023 para estudiar la materia y la energía oscuras, que también será útil para observar galaxias fósiles.