Galaxias que transicionan: de la nube azul a la secuencia roja atravesando el valle verde

Una instantánea panorámica del Universo cercano arroja una diversidad ingente de galaxias de todas las formas, tamaños y colores. Pero el taxónomo aficionado pronto identificará dos grandes categorías dentro del caos aparente en el zoo galáctico. Por un lado, un grupo heterogéneo de sistemas de aspecto grumoso y tonalidades celestes, que incluye desde pequeñas galaxias irregulares a espirales de gran diseño como nuestra propia Vía Láctea. Por otro, una familia de galaxias de apariencia esferoidal, rasgos suaves y colores que podrían competir con los tonos rojizos y ocres de un paisaje otoñal.

El color es, en primer orden, un indicador de la edad de las estrellas que componen una galaxia. Las más jóvenes (pipiolas de menos de cien millones de años) y masivas arden a altísimas temperaturas y emiten el grueso de su radiación en el rango más azul del espectro electromagnético. Las estrellas más viejas y frías, por contra, lo hacen con los matices amarillentos con los que, desde mi hija a van Gogh, representamos el Sol. Así, un simple vistazo nos proporciona información cualitativa sobre la tasa de formación estelar de una galaxia. Las que pueblan la denominada ‘nube azul’ lo hacen activamente, mientras que las galaxias que definen la ‘secuencia roja’ no han experimentado episodios de formación estelar en al menos mil millones de años—y las más viejas prácticamente desde la época de formación de las primeras estrellas del Universo.

Como quiera que formar estrellas es un requisito indispensable para toda galaxia que se precie, es natural que, sin excepción, todas comiencen su vida en la nube azul. Su destino último e inexorable será la secuencia roja, pero para alcanzarla deberán atravesar el denominado ‘valle verde’—así denominado porque es una fase relativamente corta en la que encontramos a las pocas galaxias que están experimentando el cese de su formación estelar. Entender el momento y la manera exacta en que ocurre esta transición es uno de los grandes objetivos de la Astrofísica Extragaláctica moderna.

Hoy sabemos que distintos procesos físicos operan a lo largo del amplio (¡diez órdenes de magnitud!) rango de masas galácticas. Las de mayor masa acceden a la secuencia roja por una combinación de fusiones que desatan brotes intensos de formación estelar y previenen la posterior acumulación de gas, y por los efectos nocivos de su agujero negro supermasivo central, que con su actividad es capaz de inhibir cualquier formación estelar futura. Por otro lado, observaciones recientes revelan que las galaxias enanas (menos de mil millones de masas solares) sin formación estelar casi nunca se hallan aisladas, sino en la vecindad de otras de mayor masa. De esto se deduce que los procesos internos que operan en las galaxias masivas son inefectivos en las galaxias enanas y que, por el contrario, es el entorno el que determina su transición a la secuencia roja.

Los entornos de alta densidad favorecen numerosos procesos físicos que pueden contribuir a detener la formación estelar en una galaxia enana. En primer lugar, una vez convertidas en satélites de otra mayor, las galaxias enanas pierden la capacidad de atraer el preciado gas intergaláctico necesario para alimentar futuros brotes de formación estelar. Así, la transición a la secuencia roja ocurrirá de manera lenta, en un tiempo de escala de miles de millones de años—y la galaxia pasará una notable cantidad de tiempo habitando el valle verde mientras consume, poco a poco, el reservorio de gas remanente. Por el contrario, si la órbita de la galaxia satélite es tal que la conduce a las regiones más internas del halo anfitrión, los medios intergaláctico y circungaláctico ejercerán tal presión sobre el medio interestelar de la galaxia que lo arrancará de cuajo. El recorrido de la nube azul a la secuencia roja será entonces completado en apenas 100-200 millones de años, y la fugaz transición a través del valle verde dejará una huella distintiva en los espectros estelares que nos permite distinguir entre este proceso y el anterior. Finalmente, las muy frecuentes interacciones gravitatorias entre galaxias en entornos de alta densidad pueden perturbar (y hasta arrancar) tanto el gas como las estrellas—y únicamente este proceso es capaz de alterar la cinemática estelar.

Nuestro entendimiento sobre la importancia relativa de estos tres mecanismos en la transición de las galaxias enanas desde la nube azul a la secuencia roja es aún limitado–no menos porque todos ellos operan simultáneamente. Pero con el advenimiento de los grandes cartografiados de imagen y la técnica de espectroscopía integral de gran campo estamos por fin en disposición de estudiar, con gran detalle espacial, tanto las poblaciones estelares como la cinemática del gas y las estrellas en amplias muestras de galaxias enanas que se encuentran en pleno proceso de transición atravesando el valle verde. WEAVE, el más reciente de los instrumentos para el telescopio William Herschel en el observatorio del Roque de los Muchachos, está llamado a jugar un papel determinante a la hora de discernir, de manera definitiva, la manera en que a las galaxias enanas se les suben los colores.

* Sección coordinada por Adriana de Lorenzo-Cáceres Rodríguez