El eslabón perdido de las galaxias ultracompactas

Aunque la naturaleza de las galaxias quedó definitivamente establecida hace más de un siglo, la variedad de formas, tamaños y propiedades de estas amalgamas de gas, polvo y estrellas no ha dejado de crecer y, con cada nuevo descubrimiento, el concepto mismo de galaxia ha tenido que ser revisado. A comienzos del siglo XXI, una serie de cartografiados espectroscópicos del cercano cúmulo de galaxias de Fornax desvelaron, permeando el espacio intergaláctico, una población de sistemas estelares de baja masa (decenas o centenas de millones de masas solares) de difícil categorización. Por un lado, eran demasiado masivos para ser cúmulos globulares y sus tamaños parecían también excesivos. Por otro, la densidad estelar de estos nuevos objetos superaba, en varios órdenes de magnitud, la de todas las galaxias de masa similar ya conocidas. Las que se dieron en llamar galaxias ultracompactas cerraban así la brecha conocida entre las galaxias y los cúmulos estelares.

En los años que siguieron fueron dos los escenarios propuestos para explicar su origen. El más intuitivo, que no son sino cúmulos estelares extremos que surgieron de las condiciones tempranas de alta presión y densidad características de los protocúmulos de galaxias—globulares tratados con anabolizantes. El otro, que son el remanente de galaxias de masas intermedia y baja que han sido canibalizadas por otras mayores. Efectivamente, algo que los autores del descubrimiento no pasaron por alto fue que las propiedades de las galaxias ultracompactas sí eran similares a las de otra familia de cúmulos estelares: los cúmulos nucleares, que habitan en el centro de la mayoría de las galaxias que prevalecen en los entornos de alta densidad. Sus elevadas masas y tamaños se explican por su ubicación preferencial en el centro de la galaxia anfitriona, donde los procesos de fusión de cúmulos globulares preexistentes y la formación estelar resultante de la acumulación de gas son altamente eficientes.

Con el paso de los años la balanza se ha ido inclinando de manera decisiva hacia este segundo escenario. En primer lugar, porque estudios detallados de media docena de galaxias ultracompactas masivas han revelado que contienen en su centro agujeros negros supermasivos. Estos agujeros negros, con masas de varias decenas de millones de soles, son habituales en galaxias de masa intermedia y totalmente inexistentes en los cúmulos globulares. Pero la prueba irrefutable ha venido de la mano de un estudio reciente liderado por colaboradores cercanos. Haciendo uso de imagen profunda y espectroscopía de una muestra completa de objetos de baja masa en el también cercano cúmulo de Virgo, se ha descubierto una cuantiosa población de galaxias ultracompactas que poseen débiles envolturas estelares. Esta población intermedia dibuja, además, una nítida secuencia evolutiva que conecta las galaxias nucleadas con las ultracompactas, porque la prominencia de la envoltura estelar depende de la distancia a M87, la galaxia gigante que domina el centro del cúmulo de Virgo. Así, conforme nos acercamos a las regiones internas de Virgo pasamos de encontrar galaxias normales nucleadas a galaxias muy difusas, pero con núcleos prominentes, para luego hallar envolturas cada vez menos discernibles y, finalmente, simplemente las densas galaxias ultracompactas. Esto es precisamente lo que predicen los modelos de evolución dinámica de galaxias en regiones de alta densidad, ya que las interacciones gravitatorias son capaces de arrancar, gradualmente, las estrellas del cuerpo de la galaxia, pero carecen de fuerza suficiente para desgarrar los densos cúmulos nucleares.

Aunque queda por tanto establecido que, por encima del umbral de unas pocas decenas de millones de masas solares, las galaxias ultracompactas son cúmulos nucleares que han sobrevivido un brutal proceso destructivo, para entender mejor este fenómeno es preciso extender este tipo de estudios a una variedad mayor de entornos, más allá del cúmulo de Virgo. Euclid, la última y flamante misión de la Agencia Espacial Europea, está llevando a cabo un cartografiado exhaustivo de un tercio del firmamento con una calidad de imagen solo comparable a la del telescopio espacial Hubble, y está por tanto llamada a marcar una época en el estudio de las galaxias ultracompactas y de los cúmulos nucleares. 

"Sección coordinada por Adriana de Lorenzo-Cáceres Rodríguez"