En los años posteriores al lanzamiento del Telescopio Espacial Hubble de la NASA, los astrónomos han contado más de 1 billón de galaxias en el universo. Pero sólo una galaxia destaca como la isla estelar cercana más importante a nuestra Vía Láctea: la magnífica galaxia de Andrómeda (Messier 31). Puede verse a simple vista en una noche de otoño muy clara como un objeto tenue con forma de cigarro, aproximadamente del diámetro angular aparente de nuestra Luna.
Hace un siglo, Edwin Hubble estableció por primera vez que esta llamada «nebulosa espiral» estaba en realidad muy lejos de nuestra propia galaxia, la Vía Láctea, a una distancia de aproximadamente 2,5 millones de años luz o aproximadamente 25 diámetros de la Vía Láctea. Antes de eso, los astrónomos pensaban desde hacía mucho tiempo que la Vía Láctea abarcaba todo el universo. De la noche a la mañana, el descubrimiento de Hubble puso patas arriba la cosmología al revelar un universo infinitamente más grande.
Ahora, un siglo después, el telescopio espacial llamado Hubble ha realizado el estudio más completo de este atractivo imperio de estrellas. El telescopio Hubble está aportando nuevas pistas sobre la historia evolutiva de Andrómeda, y parece marcadamente diferente de la historia de la Vía Láctea.
Sin Andrómeda como sustituto de las galaxias espirales del universo en general, los astrónomos sabrían mucho menos sobre la estructura y evolución de nuestra propia Vía Láctea. Esto se debe a que estamos incrustados dentro de la Vía Láctea. Esto es como tratar de entender el diseño de la ciudad de Nueva York estando en medio de Central Park.
«Con el Hubble podemos entrar en enormes detalles sobre lo que está sucediendo a escala holística en todo el disco de la galaxia. No se puede hacer eso con ninguna otra galaxia grande», dijo el investigador principal Ben Williams de la Universidad de Washington. Las nítidas capacidades de obtención de imágenes del Hubble pueden resolver más de 200 millones de estrellas en la galaxia de Andrómeda, detectando sólo estrellas más brillantes que nuestro Sol. Parecen granos de arena al otro lado de la playa. Pero eso es sólo la punta del iceberg. Se estima que la población total de Andrómeda es de 1 billón de estrellas, y muchas estrellas menos masivas están por debajo del límite de sensibilidad del Hubble.
Fotografiar Andrómeda fue una tarea hercúlea porque la galaxia es un objetivo mucho más grande en el cielo que las galaxias que observa habitualmente el Hubble, que a menudo se encuentran a miles de millones de años luz de distancia. El mosaico completo se realizó bajo dos programas del Hubble. En total, requirió más de 1.000 órbitas del Hubble, a lo largo de más de una década.
Este panorama comenzó con el programa Pancromatic Hubble Andromeda Treasury (PHAT) hace aproximadamente una década. Las imágenes se obtuvieron en longitudes de onda casi ultravioleta, visible e infrarroja cercana utilizando la Cámara Avanzada para Estudios y la Cámara de Campo Amplio 3 a bordo del Hubble para fotografiar la mitad norte de Andrómeda.
A este programa le siguió el Pancromático Hubble Andromeda Southern Treasury (PHAST), publicado recientemente en The Astrophysical Journal y dirigido por Zhuo Chen en la Universidad de Washington, que añadió imágenes de aproximadamente 100 millones de estrellas en la mitad sur de Andrómeda. Esta región es estructuralmente única y más sensible a la historia de fusión de galaxias que el disco norte cartografiado por el estudio PHAT.
Los programas combinados cubren colectivamente todo el disco de Andrómeda, que se ve casi de canto, inclinado 77 grados con respecto a la vista de la Tierra. La galaxia es tan grande que el mosaico se compone de aproximadamente 600 campos de visión separados. La imagen del mosaico se compone de al menos 2.500 millones de píxeles.
Los programas complementarios de exploración del Hubble proporcionan información sobre la edad, la abundancia de elementos pesados y las masas estelares dentro de Andrómeda. Esto permitirá a los astrónomos distinguir entre escenarios competitivos en los que Andrómeda se fusionó con una o más galaxias. Las mediciones detalladas del Hubble limitan los modelos de la historia de fusiones y la evolución del disco de Andrómeda.
Un ‘choque de trenes’ galáctico
Aunque la Vía Láctea y Andrómeda se formaron presumiblemente aproximadamente al mismo tiempo hace muchos miles de millones de años, la evidencia observacional muestra que tienen historias evolutivas muy diferentes, a pesar de crecer en el mismo vecindario cosmológico. Andrómeda parece estar más poblada de estrellas más jóvenes y características inusuales como corrientes coherentes de estrellas, dicen los investigadores. Esto implica que tiene una historia reciente de formación e interacción estelar más activa que la Vía Láctea.
«Andrómeda es un choque de trenes. Parece que ha pasado por algún tipo de evento que provocó que se formaran muchas estrellas y luego simplemente se apagara», dijo Daniel Weisz de la Universidad de California, Berkeley. «Esto probablemente se debió a una colisión con otra galaxia cercana».
Un posible culpable es la galaxia satélite compacta Messier 32, que se asemeja al núcleo despojado de una galaxia que alguna vez fue espiral y que puede haber interactuado con Andrómeda en el pasado. Las simulaciones por computadora sugieren que cuando un encuentro cercano con otra galaxia consume todo el gas interestelar disponible, la formación de estrellas disminuye.
«Andrómeda parece un tipo de galaxia de transición entre una espiral de formación de estrellas y una especie de galaxia elíptica dominada por estrellas rojas envejecidas», dijo Weisz. «Podemos decir que tiene un gran bulto central de estrellas más viejas y un disco de formación estelar que no es tan activo como cabría esperar dada la masa de la galaxia».
«Esta mirada detallada a las estrellas resueltas nos ayudará a reconstruir la historia pasada de fusiones e interacciones de la galaxia», añadió Williams.
Los nuevos hallazgos del Hubble respaldarán futuras observaciones del Telescopio Espacial James Webb de la NASA y el próximo Telescopio Espacial Nancy Grace Roman. Esencialmente una versión gran angular del Hubble (con un espejo del mismo tamaño), Roman capturará el equivalente de al menos 100 imágenes del Hubble de alta resolución en una sola exposición. Estas observaciones complementarán y ampliarán el enorme conjunto de datos del Hubble.
