Desvelando la formación de galaxias desde fuera

Las galaxias son consideradas los ladrillos en los que se estructura la materia bariónica (que se ve, no la oscura) en el Universo. En particular, las galaxias espirales (formadas por estrellas, gas, polvo y materia oscura fundamentalmente) constituyen un subgrupo de estos sistemas con unas características bien definidas. La mayoría de su materia visible se encuentra distribuida en un plano, el disco de la galaxia, y en rotación ordenada. Generalmente, este disco presenta una importante formación estelar a lo largo de unas estructuras dinámicas denominadas brazos espirales, así como un decrecimiento exponencial de la luz, desde el brillante centro hasta la oscura periferia, donde nuestros instrumentos observacionales son puestos a prueba.

Galaxia espiral NGC6814 tomada por el Telescopio Espacial
Hubble. Podemos distinguier claramente la estructura espiral
así como el decrecimiento radial del brillo de la galaxia.
Crédito: ESA/Hubble & NASA.

Ha sido con la venida de grandes telescopios y precisos detectores que hemos podido caracterizar la luz en estas partes más externas. Lejos del monótono decrecimiento exponencial en su luz (o perfil) del que se hablaba en los años 70, los discos de las galaxias verifican en las partes externas comportamientos que varían desde un decrecimiento más pronunciado de la luz hasta un exceso con respecto al patrón exponencial esperado. Surgen así truncamientos (más o menos suaves) y perfiles “rotos” (dos perfiles exponenciales consecutivos con distinta pendiente).

Pues bien, durante mi tesis esto es precisamente lo que estuve tratando de entender: ¿Qué hace que unas galaxias espirales se comporten de una manera y otras de otra? Mi tesis se tituló “Characterisation of the stellar content in the outer parts of spiral galaxies”, o lo que es lo mismo, "Caracterización del contenido estelar en las partes externas de galaxias espirales". En este trabajo decidimos estudiar la componente estelar ya que las estrellas son consideradas restos fósiles que nos dan información sobre la evolución y formación de las galaxias. Además, una de las causas fundamentales propuestas para explicar la falta de luz en las partes externas (perfiles tipo II) es la presencia de estrellas viejas que emiten menos luz a longitudes de onda cortas del rango visible (hacia el azul), afirmación que había que corroborar observacionalmente.

En un trabajo sin precedente, hemos analizado la componente estelar de 88 galaxias espirales mediante datos espectroscópicos del proyecto CALIFA (Calar Alto Legacy Integral Field Area, del que algún día tendré que hablar en este blog). Aplicando una novedosa metodología (también testeada ampliamente durante mi tesis) se obtuvieron perfiles de edad estelar hasta las partes externas de las galaxias analizadas. Así fué como comprobamos que no hay una relación clara entre perfiles de tipo II y presencia de estrellas viejas en sus partes externas. El envejecimiento de las partes externas no es algo característico de los sistemas de tipo II, sino que también aparece en otros sistemas con perfiles de luz distintos. Con la intención de darle una base teórica a estos hallazgos, también analizamos el contenido estelar en galaxias simuladas confirmando los resultados observacionales: los perfiles de luz y de edad no parecen estar acoplados, otros procesos deben de dar lugar a los perfiles de luz observados.

Como conclusión del proyecto de tesis, no sólo encontramos el desacople entre la luz y la edad estelar, sino también obtenemos claras evidencias que sugieren que la presencia de estrellas viejas en las partes externas es algo común en todas las galaxias fruto de una temprana formación estelar extendida a lo largo de todo el disco. Algo que aún estamos intentando demostrar, pero de lo que cada vez tenemos más indicios a su favor.

Más información en:

1- “Recovering star formation histories: Integrated-light analyses vs.stellar colour-magnitude diagrams”, 2015, T. Ruiz-Lara; I. Pérez; C. Gallart; D. Alloin y colaboradores, A&A, 583, 60.

2- “No direct coupling between bending of galaxy disc stellar age andlight profiles”, 2016, T. Ruiz-Lara; I. Pérez; E. Florido y colaboradores, MNRAS, 456L, 35-39.

3- “The imprint of satellite accretion on the chemical and dynamicalproperties of disc galaxies”, 2016, T. Ruiz-Lara; C.G. Few y colaboradores, A&A, 586, 112.