Astronomía y Desarrollos Tecnológicos

Galaxias externas

Desde que Edwin Hubble estableció la existencia de galaxias externas o independientes de nuestra Galaxia (la Vía Láctea) en la primera mitad del siglo XX, el concepto de galaxia ha cambiado considerablemente. Los avances más recientes confirman que las galaxias son sistemas en permanente evolución: las galaxias se transforman debido a factores internos o, en la mayor parte de los casos, inducidas por agentes externos; de entre estos últimos destacan las interacciones y las fusiones entre galaxias. A su vez, las interacciones modifican la morfología de las galaxias y aceleran su evolución al excitar en ellas diferentes tipos de ondas que constituyen un motor de cambio. El ritmo de evolución varía a lo largo de la historia del Universo, dado que la frecuencia de interacciones entre las galaxias era mucho mayor en épocas pretéritas.

La amplia variedad de morfologías galácticas, recogida en la Clasificación o Secuencia de Hubble, es un reflejo de los diferentes caminos de evolución seguidos por las galaxias. El uso de telescopios cada vez más potentes permite estudiar la historia de evolución de las galaxias del Universo. En particular, se ha establecido que las galaxias actuales del Universo Local son el resultado de la fusión de galaxias más pequeñas, las llamadas galaxias enanas. El proceso de construcción de las galaxias 'actuales' corre paralelo al de la alimentación y construcción de los agujeros negros supermasivos que se encuentran en el núcleo de prácticamente todas las galaxias del Universo.

La investigación desarrollada por los astrónomos del OAN abarca varios campos de la Física Extra galáctica:

• El estudio de las ondas de densidad como motor de evolución galáctica se apoya en observaciones de alta resolución y sensibilidad que revelan la distribución y cinemática del gas molecular en los discos de las galaxias. A la interpretación de estas observaciones ayuda el desarrollo de simulaciones numéricas que estudian la estabilidad de los diferentes tipos de perturbaciones que aparecen en los discos y su evolución en el tiempo. Los astrónomos del OAN participan en el estudio y modelización de diferentes tipos de galaxias con ondas barradas. Las barras son una familia de ondas de densidad particularmente estables que evacúan eficazmente el momento angular del gas y por tanto permiten el engrosamiento del núcleo.
• La acumulación de grandes cantidades de gas hacia los núcleos galácticos o alrededor de ellos, generada por las ondas de densidad, produce brotes de estrellas masivas en las galaxias: los llamados "starbursts". A su vez, estos episodios de formación estelar son capaces de modificar las propiedades físico-químicas del medio. Los astrónomos del OAN estudian mediantes observaciones radioastronómicas las propiedades físicas y la composición química del gas molecular en diversos tipos de galaxias con "starbursts". Estas observaciones permiten seguir la evolución del proceso de formación estelar utilizando un diagnóstico químico.
• La estructura y dinámica de las nebulosas protoplanetarias. Citemos los estudios de la interacción de vientos y las ondas de choque asociadas, que se han podido representar con una extraordinaria precisión.

• Las interacciones violentas y las fusiones entre galaxias, más frecuentes en épocas anteriores a la actual, son el escenario básico que explica la existencia de galaxias ultraluminosas en longitudes de onda del infrarrojo lejano (las denominadas "ULIRGs", acrónimo de UltraLuminous InfraRed Galaxies. A fin de comprender cómo se desarrollan tales galaxias los astrónomos del OAN estudian, mediante observaciones en diferentes longitudes de onda de una amplia muestra de ULIRGs en diferentes estadios evolutivos, su dinámica, el papel del abundante gas molecular, los procesos de formación estelar masivos en curso y su relación con la presencia de núcleos galácticos activos.

• La existencia de galaxias con componentes dinámicamente desacopladas se interpreta como resultado de la acreción de gas durante una interacción próxima entre dos sistemas. De entre las galaxias con cinemáticas exóticas destaca el caso de las galaxias contrarrotantes, donde discos de gas o/y estrellas con momentos angulares antiparalelos conviven en el seno de una galaxia. Los astrónomos del OAN han desarrollado un estudio observacional y modelización de un conjunto de galaxias contra-rotantes prototípicas.
• Los astrónomos del OAN lideran el proyecto internacional NUGA (acrónimo de 'NUclei of GAlaxies'). Este proyecto involucra a astrónomos procedentes de 9 institutos de investigación en España, Francia, Alemania, Italia y Estados Unidos. NUGA estudia los procesos que favorecen la acreción de gas por los agujeros negros centrales en una muestra de 25 galaxias espirales activas de baja luminosidad. Este proyecto estudia cuáles son las inestabilidades gravitatorias prevalentes en los discos nucleares de estas galaxias y en qué medida favorecen o inhiben la actividad en las mismas. NUGA utiliza imágenes de alta sensibilidad y resolución (<1") obtenidas en el interferómetro del Plateau de Bure (IRAM, Francia) que permiten estudiar la distribución y cinemática del gas molecular en los núcleos activos con un detalle sin precedentes. El proyecto tiene vertientes a diferentes longitudes de onda, incluyendo observaciones centimétricas con el VLA, de VLBI con la EVN y ópticas con el HST y observatorios terrestres.