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Los bulbos galácticos se formaron en dos oleadas

Investigación

Los bulbos galácticos se formaron en dos oleadas

Un equipo internacional, en el que participan entre otras instituciones españolas la Universidad Autónoma de Madrid (UAM) y el Centro de Astrobiología (CAB-CSIC-INTA), ha estudiado una extensa muestra de galaxias de disco y esferoidales. Los resultados revelan nuevos e inesperados hechos sobre el origen de galaxias como la nuestra.

07/06/2021 UCCUAM
Tres imágenes de galaxias espirales en las que se identifican los bulbos analizados en el estudio.

Izquierda: Ejemplo de galaxia espiral cercana, M81, donde se identifica el bulbo, la parte central más rojiza, y el disco, donde se forman estrellas en los brazos espirales. Derecha: galaxias estudiadas en el presente trabajo, mucho más lejanas y débiles, por lo que el estudio de estructuras es más complejo y solo posible con datos muy precisos de GTC y Hubble / NASA/JPL-Caltech/ESA/Harvard-Smithsonian CfA y Costantin et al.

Un equipo científico internacional, en el que participan 18 instituciones de 8 países —incluida la Universidad Autónoma de Madrid (UAM), el Centro de Astrobiología (CAB, CSIC-INTA), el Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC), el Instituto de Ciencias del Espacio (IEEC-CSIC) y el Centro de estudios de Física del Cosmos de Aragón (CEFCA)— ha logrado caracterizar las poblaciones estelares de los bulbos galácticos en una muestra representativa de galaxias de disco y esferoidales.

Los resultados —publicados en The Astrophysical Journal— permitieron a los investigadores determinar cómo se han formado y desarrollado estas estructuras galácticas. “De hecho —afirman— el análisis de los datos ha revelado un hecho inesperado: los bulbos de las galaxias de disco se formaron en dos oleadas”.

Para llegar a estas conclusiones, los investigadores realizaron un ambicioso programa de observaciones con el instrumento OSIRIS del Gran Telescopio Canarias (GTC), mapeando una amplia región del cielo denominada campo GOODS-N (Great Observatories Origins Deep Survey – North). Además, utilizaron los datos espaciales procedentes del telescopio espacial Hubble y los datos espectrales procedentes del proyecto SHARDS (Survey for High-z Absorption Red and Dead Sources).

Dos oleadas de bulbos galácticos

De acuerdo con el trabajo, la primera de dichas oleadas se produjo en lo que podría calificarse como la ‘infancia del Universo’, cuando éste solo tenía un 5% de su edad actual, es decir, unos 900 millones de años.

“Esos bulbos, que hemos hallado escondidos en galaxias de disco cercanas, son las reliquias de las primeras estructuras formadas en el Universo”, detalla Luca Costantin, investigador del CAB a través del programa de Atracción de Talento de la Comunidad de Madrid y autor principal del estudio.

“Por otro lado —agrega el investigador— casi dos tercios de los bulbos observados se formaron más recientemente, cuando el Universo tenía un tercio de su edad actual. Una característica peculiar que permite distinguir entre ambas olas es que los bulbos centrales de la primera, los más antiguos, son más compactos, densos y se formaron más rápidamente que los bulbos de la segunda ola”.

Daniel Ceverino Rodríguez, co-autor del estudio e investigador Ramón y Cajal del departamento de Física Teórica en la UAM, destaca que “el Universo primitivo era mucho más pequeño y denso que el actual”.

“Según simulaciones numéricas —agrega— las primeras galaxias se formaron en una malla cósmica de gas denso. Las galaxias más masivas se alimentaban de este gas y formaban estrellas a un ritmo muy rápido, engullendo violentamente todo el gas disponible. Esas eran las condiciones propicias para la formación de estas primeras estructuras galácticas, densas y compactas”.

Por su parte, Pablo G. Pérez González, científico del CAB e investigador principal del proyecto SHARDS, concluye que los resultados han permitido determinar que “el Universo tiene dos maneras de formar la parte central de galaxias como la nuestra: empezando pronto y dándose mucha prisa, o tomándose su tiempo para comenzar y acabar también formando un gran número de estrellas en lo que se conoce como el bulbo”.

El estudio de estructuras galácticas

Las galaxias —agrupaciones de miles de millones (incluso billones) de estrellas, gas y polvo ligadas gravitacionalmente— son los ladrillos que forman la estructura del Universo a gran escala.

Existen diferentes tipos morfológicos de galaxias, cada uno con estructuras características. Por ejemplo, las denominadas galaxias de disco —como el caso de la Vía Láctea— están compuestas principalmente por el bulbo, que es de forma esferoidal y concentra una gran densidad de estrellas; y el disco, que contiene la mayor cantidad de gas y polvo y es donde se forman nuevas estrellas actualmente. Las galaxias esferoidales son similares, solo que no tienen disco.

La estructura de la galaxia se relaciona también con diferentes tipos de poblaciones de estrellas: suele haber estrellas jóvenes en el disco y estrellas viejas en el bulbo. Por este motivo, el estudio de las poblaciones estelares de los diferentes componentes estructurales de las galaxias permite desentrañar el proceso de ensamblaje que ha dado lugar a las galaxias que observamos en nuestro entorno.

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Referencia bibliográfica:

Costantin, L., Pérez-González, P.G., Méndez-Abreu, J., Huertas-Company, M., Dimauro, P., Alcalde-Pampliega, B., Buitrago, F., Ceverino, D., Daddi, E., Domínguez-Sánchez, H., Espino-Briones, N., Hernán-Caballero, A., Koekemoer, A.M., Rodighiero, G. 2021. A duality in the origin of bulges and spheroidal galaxies. The Astrophysical Journal 913:125.

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