En una gaveta pueden caber muchas cosas… y la gaveta del conocimiento que es esta sección está repleta de nebulosas, planetas, instrumentos, estrellas, telescopios, proyectos y, en definitiva, Astrofísica. Hoy guardamos aquí un poco más de información sobre el estudio de las galaxias, esos conjuntos de estrellas, gas, polvo y materia oscura en equilibrio de fuerzas que pueblan nuestro Universo bien de forma aislada, bien juntas en grupos de unas pocas o cúmulos de muchas.
De la mano de nuestras colaboradoras y colaboradores, siempre investigadores en activo de Canarias o trabajando en nuestras islas, hemos aprendido cómo la Astrofísica nació cuando pudimos recuperar el arcoíris (o espectro) de la luz que nos llega de los astros: las líneas oscuras y brillantes presentes en ese arcoíris proporcionan información sobre las propiedades físicas (composición química, edad o movimiento) del objeto de estudio. Nos han contado también que existe la Arqueología del Universo; al igual que una arqueóloga recupera la historia pasada de la humanidad estudiando los vestigios de personas y sociedades, un arqueólogo extragaláctico analiza la luz recibida hoy en día procedente de galaxias lejanas para conocer los cambios físicos que estas han experimentado a lo largo del tiempo. Y hemos ido más allá al descubrir que, para recuperar la historia pasada de las galaxias y del Universo, necesitamos hacer comparaciones con las predicciones de modelos que construimos en nuestro ordenador usando las leyes de la Física.
¿Cómo modela una arqueóloga del Universo los arcoíris de las galaxias?
Las galaxias contienen miles de millones de estrellas. Algunas de ellas nacieron cuando se formó su galaxia hogar mientras que otras, más jóvenes, aparecieron en algún momento intermedio de la vida de su anfitriona. Esta historia de formación de las estrellas (historia de formación estelar) de una galaxia contiene pistas importantes sobre los procesos cósmicos que han afectado a su evolución.
Cada estrella tiene un espectro determinado, como una huella dactilar; un arcoíris que cambia a medida que la estrella envejece. El espectro de la galaxia hoy en día no es más que la suma de los arcoíris individuales (y actuales) de todas las estrellas que contiene. El gas y el polvo también contribuyen al espectro pero en Arqueología Extragaláctica nos interesamos principalmente por las tandas de formación de estrellas.
Así pues, para modelar un arcoíris galáctico necesitamos cuatro ingredientes fundamentales. Primero, nuestro conocimiento sobre cómo envejecen las estrellas, para poder determinar qué tipo de espectros tendrán estas en un momento dado de sus vidas. Segundo, una población inicial de estrellas: aquellas que nacieron al formarse la galaxia. Tercero, una historia de formación estelar que nos indique qué otras estrellas han ido naciendo a medida que la galaxia ha ido envejeciendo. Y cuarto, una vez identificadas qué (y cuántas) estrellas y de qué edad tenemos hoy por hoy en la galaxia modelo, necesitamos sus espectros individuales para sumarlos y crear nuestro arcoíris galáctico.
Esta simple receta está llena de problemas, al menos tantos como ingredientes. Primero, la vida de las estrellas es muy compleja y no conocemos todos sus detalles, encontrándonos de vez en cuando con inconsistencias entre lo que la teoría predice y lo que medimos en la realidad. Segundo, averiguar cuántas estrellas de cada tipo (o masa) nacen en un brote de formación de estrellas es un problema aún no resuelto. Tercero, existen tantas historias de formación estelar como nuestra imaginación quiere. Y cuarto, hay estrellas de muchos tipos. Muy cerquita de nuestro Sol, en nuestra misma Vía Láctea, tenemos multitud de estrellas cuyos espectros podemos obtener y utilizar como ingredientes para nuestro modelo. Pero no todos los tipos estelares están representados en la vecindad solar y es por ello que, muchas veces, nuestros modelos de galaxias carecen de algún tipo de estrellas o rellenan ese hueco con estrellas “teóricas” que se ven afectadas por ese primer problema que comentábamos: las limitaciones en nuestro conocimiento de la evolución estelar.
Las soluciones a estos problemas van llegando paso a paso. Hoy en día los arqueólogos del Universo hacemos modelos de galaxias en las que todas las estrellas nacieron en un único brote inicial. A partir de estos modelos simples conseguimos analizar galaxias reales más complejas. Por otro lado, con los nuevos telescopios, cada vez más grandes, tenemos acceso a estrellas más lejanas y vamos así incrementando el número y variedad de estrellas cuyos arcoíris individuales conocemos. Por último, cada contribución científica de un grupo o proyecto coloca una piecita más del puzle que es la formación y evolución de las galaxias, para así aumentar nuestro conocimiento y tener menos incertidumbres.
Y es nuestro objetivo que cada pizca de información sea aclarada por algún investigador o investigadora e introducida en esta Gaveta de Astrofísica para poder compartirla con ustedes.
*Adriana de Lorenzo-Cáceres Rodríguez, natural de Santa Cruz de Tenerife, es la coordinadora de Gaveta de Astrofísica. Licenciada y Doctora en Física por la Universidad de La Laguna con un proyecto de investigación sobre galaxias desarrollado en el Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC), ha sido investigadora postdoctoral en la Universidad de St Andrews (Escocia), la Universidad de Granada, la Universidad Nacional Autónoma de México y el IAC. Actualmente trabaja en la Universidad Complutense de Madrid. Es miembro de la Comisión Mujer y Astronomía de la Sociedad Española de Astronomía y del equipo editorial de su boletín bianual.
