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Utilizando datos de PMAS, el espectrógrafo multifibra del telescopio de 3.5 metros del Observatorio de Calar Alto, investigadores del proyecto Calar Alto Void Integral-field Treasury surveY (CAVITY), liderado por la Universidad de Granada, han descubierto una fusión poco común y todavía en curso entre dos galaxias enanas situadas en lo más profundo de un vacío cósmico, una de las regiones menos pobladas del Universo.
Las fusiones de galaxias son eventos que desempeñan un papel clave en como estas crecen, cambian y forman nuevas estrellas. Cuando las galaxias colisionan, las fuerzas gravitatorias provocan intercambios de gas y estrellas, estallidos de formación estelar y alteraciones estructurales. Aunque las fusiones entre galaxias masivas han sido ampliamente estudiadas, capturar un evento de este tipo entre galaxias enanas de baja masa es extraordinariamente raro, especialmente en un entorno tan vacío.
Por primera vez, este estudio presenta un análisis detallado de un evento de fusión en curso cerca del centro de un vacío cósmico, que involucra a dos galaxias enanas con masas estelares casi iguales. En términos de materia ordinaria (estrellas, gas y polvo), cada una de estas galaxias enanas tiene menos de una vigésima parte de la masa de nuestra galaxia, la Vía Láctea (sin contar la materia oscura).
Las dos galaxias enanas fueron observadas por el equipo de CAVITY con PMAS, el Espectrógrafo de Múltiples Aberturas de Potsdam, instalado en el telescopio de 3.5 metros de Calar Alto, el mayor de Europa continental. Gracias al gran campo de visión de PMAS en su modo de fibras PPAK (ver figura), ambas galaxias fueron observadas en una sola toma que abarcó desde la zona central de la fusión hasta sus extremos, muestreados con más de 300 fibras sensibles del paquete PPAK. Cada una de estas fibras proporciona un espectro que cubre todo el rango de longitudes de onda visibles, lo que permite estudiar los elementos químicos, la edad y las velocidades de la materia en cada uno de los 300 puntos del área muestreada. Es decir, el PMAS ofreciendo una visión completa de la física involucrada en esta interacción directa y potente entre pequeñas galaxias situadas dentro de un vacío, sin la influencia de un tercer cuerpo.
Fusión de galaxias enanas observada con el instrumento PPAK en el observatorio de Calar Alto. El campo de visión del instrumento (hexágono naranja sobre la imagen del SDSS, arriba a la izquierda) captura completamente el sistema, incluidas sus tenues características de marea que se extienden hacia los bordes. Ambos componentes en fusión muestran rotación (mapa de velocidad del gas, abajo a la izquierda) y una tasa de formación estelar excepcionalmente alta (mapa logarítmico de la SFR, abajo a la derecha). Imágenes profundas en dos colores (bandas g y r, que generan el mapa de color “azul menos rojo” arriba a la derecha) del Telescopio Isaac Newton revelan una llamativa distribución de polvo, probablemente producida por ondas de choque producidas durante la fusión. Créditos: B. Bidaran / Universidad de Granada / CAHA / INT.
“Esta fusión es inusual en varios aspectos,” explica Bahar Bidaran, autora principal del estudio e investigadora postdoctoral en la Universidad de Granada. “La mayoría de las fusiones ocurren en entornos densos de grupos de galaxias o involucran pares con masas desiguales. Sin embargo, este sistema no sigue ninguno de esos patrones. Especulamos que la dinámica global del vacío, o quizás una interacción pasada de tres cuerpos con otra galaxia enana cercana, pudo haber desencadenado este encuentro único”.
El sistema en fusión posee una masa estelar combinada de poco menos de 10 mil millones de masas solares. El equipo detectó discos gaseosos en rotación y una fuerte emisión de gas ionizado, señales de una explosión de formación estelar probablemente inducida por la fusión. Gracias a la alineación favorable del sistema en la línea de visión, los investigadores pudieron medir la masa dinámica de cada una de las galaxias progenitoras. Además, las imágenes ópticas profundas del Telescopio Isaac Newton revelaron una distribución de polvo sorprendente: dos estructuras arqueadas conectadas que podrían haberse formado por frentes de choque generados durante la fusión. Según los datos, ambas galaxias progenitoras eran probablemente de tipo disco y con formación estelar, típicas de aquellas que se encuentran en vacíos cósmicos.
"Gracias a un tratamiento preciso de los cubos espectrales, podemos desentrañar con resolución espacial cómo se desencadenan los brotes de formación estelar y cómo interactúan los discos gaseosos durante esta fusión en pleno vacío cósmico. Esta información es clave para entender cómo evolucionan estas galaxias enanas en aislamiento", señala Rubén García-Benito, investigador del IAA-CSIC y responsable del procesamiento de datos del proyecto CAVITY.
Este descubrimiento abre una valiosa ventana para comprender cómo evolucionan las galaxias en entornos de densidad extremadamente baja, lejos de la red cósmica donde ocurre la mayoría de las interacciones galácticas. “Este es un descubrimiento verdaderamente emocionante que subraya el potencial y el impacto del proyecto CAVITY, cambia nuestra visión sobre las galaxias en los vacíos cósmicos y, en mi opinión, contribuirá significativamente a entender la formación de halos oscuros en el Universo primitivo,” explica la Prof. Isabel Pérez, investigadora principal del proyecto CAVITY y catedrática del Departamento de Física Teórica y del Cosmos de la Universidad de Granada.
Los hallazgos del equipo de CAVITY no solo ofrecen nuevas pistas sobre la formación e interacción de galaxias enanas, sino que también destacan las notables capacidades del instrumento de campo integral PPAK y del telescopio de 3.5 metros del Observatorio de Calar Alto. El amplio campo de visión y la alta resolución espacial del instrumento fueron claves para detectar las tenues y compactas características de este sistema en fusión, elementos que serían casi imposibles de identificar sin observaciones de alta resolución. Este estudio demuestra cómo instalaciones terrestres de vanguardia como Calar Alto pueden ampliar los límites del conocimiento sobre la evolución galáctica en los rincones más esquivos del Universo.
Jesús Aceituno, director del observatorio, añade: “El compromiso de Calar Alto con grandes proyectos y de largo plazo como CAVITY, uno de los tres actualmente en curso en el telescopio de 3.5 m, nos permite abordar proyectos científicos ambiciosos con un valor real de legado para la comunidad. CAVITY ya publicó su primer conjunto de datos en julio de 2024 con gran éxito, y astrónomos extragalácticos de todo el mundo están deseosos de descargar nuevos espectros PPAK reducidos en futuras publicaciones de datos”.
El Observatorio de Calar Alto es una de las infraestructuras que pertenecen al Mapa Nacional de Infraestructuras Científicas y Técnicas SIngulares (ICTS), aprobado por el Consejo de Política Científica, Tecnológica y de Innovación (CPCTI) el 11 de marzo de 2022.
PUBLICACIÓN
Bidaran et al. 2025, accepted and published by Astronomy & Astrophysics
DOI: 10.1051/0004-6361/202453556
CONTACTOS
Universidad de Granada (UGR) - Bahar Bidaran
Observatorio de Calar Alto - Gilles Bergond
COMUNICACIÓN - OBSERVATORIO DE CALAR ALTO