Hubble examina Cloud-9, el primero de un nuevo tipo de objeto celeste

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Un equipo que utilizó el Telescopio Espacial Hubble de la NASA/ESA ha descubierto un nuevo tipo de objeto astronómico: una nube de materia oscura, rica en gas y sin estrellas, considerada una reliquia o remanente de la formación temprana de galaxias. Apodada “Nube-9”, esta es la primera detección confirmada de un objeto de este tipo en el Universo. El hallazgo profundiza la comprensión de la formación de galaxias, el Universo primitivo y la naturaleza de la materia oscura.

Esta imagen muestra la ubicación de Cloud-9, que está a 2.000 años luz de la Tierra. El magenta difuso corresponde a datos de radio del Very Large Array (VLA) terrestre, que muestran la presencia de la nube. El círculo discontinuo marca el pico de emisión de radio, dondee fondo. Antes de las observaciones del Hubble, los científicos podían argumentar que Nube-9 es un los investigadores centraron su búsqueda de estrellas. Observaciones posteriores realizadas por la Cámara Avanzada para Sondeos del Telescopio Espacial Hubble de la NASA/ESA no detectaron estrellas dentro de la nube. Los pocos objetos que aparecen dentro de sus límites son galaxias da tenue galaxia enana cuyas estrellas no se podían ver con telescopios terrestres debido a su baja sensibilidad. La Cámara Avanzada para Sondeos del Hubble muestra que, en realidad, la galaxia fallida no contiene estrellas. Crédito de la imagen: NASA, ESA. G. Anand (STScI), y A. Benitez-Llambay (Univ. of Milan-Bicocca); Procesamiento de la imagen: J. DePasquale (STScI)

“Esta es la historia de una galaxia fallida”, afirmó el investigador principal del programa, Alejandro Benítez-Llambay, de la Universidad Milano-Bicocca en Milán, Italia. “En ciencia, solemos aprender más de los fracasos que de los éxitos. En este caso, la ausencia de estrellas confirma la validez de la teoría. Nos indica que hemos encontrado en el universo local un componente fundamental de una galaxia que aún no se ha formado”.

“Esta nube es una ventana al Universo oscuro”, explicó el miembro del equipo, Andrew Fox, de AURA/STScI por la Agencia Espacial Europea. “Sabemos por teoría que se espera que la mayor parte de la masa del Universo sea materia oscura, pero es difícil detectar este material oscuro porque no emite luz. Cloud-9 nos ofrece una mirada poco común a una nube dominada por materia oscura”.

Esta imagen muestra la ubicación de Cloud-9, que está a 2.000 años luz de la Tierra. La imagen fue etiquetada como “Cloud 9 HST ACS WFC”. Debajo, una clave de color muestra F606W en azul, F814W en naranja y Radio VLA en morado. Una región del espacio está mayormente llena de galaxias de fondo, con una estrella prominente en la esquina superior izquierda. Una gran mancha de neblina morada ocupa gran parte del campo. Dentro de la región morada, un área poco destacable está delimitada por un círculo blanco discontinuo. Abajo a la izquierda, una barra de escala que se extiende aproximadamente un sexto de la imagen está etiquetada como 2000 años luz y 30 segundos de arco. Abajo a la derecha, se ven los detalles de la brújula: el este apunta a las 10 en punto y el norte a las 2 en punto. Crédito de la imagen: NASA, ESA. G. Anand (STScI), y A. Benitez-Llambay (Univ. of Milan-Bicocca); Procesamiento de la imagen: J. DePasquale (STScI)

Técnicamente, el objeto se llama nube HI limitada por reionización o “RELHIC”. El término “HI” se refiere al hidrógeno neutro, y “RELHIC” describe una nube de hidrógeno originada en los primeros días del Universo, un remanente fósil que no ha formado estrellas. Por años, los científicos han buscado evidencia de un objeto fantasma teórico de este tipo. No fue hasta que apuntaron el Hubble hacia la nube, confirmando que efectivamente no tenía estrellas, que encontraron apoyo para la teoría planteada en el pasado.

“Antes de utilizar el Hubble, se podía argumentar que se trataba de una galaxia enana débil que no podíamos ver con telescopios terrestres. Simplemente no existía la suficiente sensibilidad para descubrir estrellas” explicó el autor principal, Gagandeep Anand de STScI. “Pero con la Advanced Camera for Surveys del Hubble, somos capaces de precisar que allí no hay nada".

El descubrimiento de esta nube reliquia fue una sorpresa. «Entre nuestros vecinos galácticos, podría haber algunas casas abandonadas», afirmó Rachael Beaton, del STScI, quien también forma parte del equipo de investigación.

Se cree que las RELHIC son nubes de materia oscura que no lograron acumular suficiente gas para formar estrellas. Representan una ventana a las primeras etapas de la formación de galaxias. Nube-9 sugiere la existencia de muchas otras estructuras pequeñas dominadas por materia oscura en el Universo: otras galaxias fallidas. Este descubrimiento proporciona nuevos conocimientos sobre los componentes oscuros del Universo, difíciles de estudiar mediante observaciones tradicionales, que se centran en objetos brillantes como estrellas y galaxias.

El núcleo de este objeto está compuesto de hidrógeno neutro y tiene un diámetro de aproximadamente 4900 años luz. El gas de hidrógeno en Nube-9 tiene aproximadamente un millón de veces la masa del Sol. Pero si la presión del gas equilibra la gravedad de la nube de materia oscura, como parece ser el caso, Nube-9 debe estar fuertemente dominada por materia oscura, con una masa de aproximadamente 5000 millones de masas solares.

Según los científicos, Cloud-9 es un ejemplo de las estructuras y los misterios que no involucran estrellas. Observar solo las estrellas no ofrece una visión completa. Estudiar el gas y la materia oscura ayuda a comprender mejor qué sucede en estos sistemas, algo que de otro modo sería desconocido.

Observacionalmente, identificar estas galaxias fallidas es un desafío, ya que los objetos cercanos las eclipsan. Estos sistemas también son vulnerables a efectos ambientales como la extracción por presión dinámica, que puede eliminar gas a medida que la nube se desplaza por el espacio intergaláctico. Estos factores reducen aún más el número que se cree que existe de estos cuerpos.

Esta imagen muestra el campo en blanco de la región circundante de Nube-9, que se encuentra a 2.000 años luz de la Tierra. Un campo oscuro con estrellas y galaxias de diversos tamaños salpica la imagen. Una estrella particularmente brillante es visible en la parte superior izquierda de la imagen. Crédito de la imagen: NASA, ESA. G. Anand (STScI), y A. Benitez-Llambay (Univ. of Milan-Bicocca); Procesamiento de la imagen: J. DePasquale (STScI)

Esta reliquia sin estrellas de la gestación del Universo, fue descubierta hace tres años como parte de un estudio de radio realizado por el Telescopio Esférico de Apertura de Quinientos Metros (FAST) en Guizhou, China. Este hallazgo fue confirmado posteriormente por el Telescopio Green Bank y el Very Large Array en Estados Unidos. Sin embargo, solo con el Hubble los investigadores pudieron determinar definitivamente que la galaxia fallida no contiene estrellas.

Si nos preguntamos por qué recibió Nube-9 esa denominación, (Cloud-9, en inglés), simplemente se siguió la línea secuencial: fue la novena nube de gas identificada en las afueras de una galaxia espiral cercana, Messier 94 (M94). La nube se encuentra cerca de M94 y parece tener una conexión física con la galaxia. Los datos de radio de alta resolución muestran ligeras distorsiones de gas, lo que posiblemente indica una interacción entre la nube y la galaxia.

La nube podría eventualmente formar una galaxia en el futuro, siempre que aumente su masa, aunque se especula sobre cómo podría darse esto. Si fuera mucho más grande, digamos, más de 5 mil millones de veces la masa de nuestro Sol, habría colapsado, formado estrellas y se habría convertido en una galaxia que no se diferenciaría de ninguna otra galaxia que vemos. Si fuera mucho más pequeña, el gas podría haberse dispersado e ionizado, y no quedaría mucho. Pero se encuentra en un punto óptimo donde podría permanecer como una RELHIC.

La ausencia de estrellas en Nube-9 ofrece una perspectiva única sobre las propiedades intrínsecas de las nubes de materia oscura. Se espera que la rareza de estos objetos y el potencial para futuros estudios impulsen el descubrimiento de más de estas “galaxias fallidas” o “reliquias”, lo que resultará en un mayor conocimiento del universo primitivo y la física de la materia oscura.

El estudio The First RELHIC? Cloud-9 is a Starless Gas Cloud (¿El primer RELHIC? Cloud-9 es una nube de gas sin estrellas) fue publicado en The Astrophysical Journal Letters y fue presentado en una conferencia de prensa en la 247ª reunión de la Sociedad Astronómica Americana. Autores: Anand, Gagandeep S.; Benítez-Llambay, Alejandro; Beaton, Rachael; Fox, Andrew J.; Navarro, Julio F. & D’Onghia, Elena
El artículo Hubble examines Cloud-9, first of new type of object fue publicado en el sitio web de la Agencia Espacial Europea relacionada con el Telescopio Espacial Hubble. ¡Muchas gracias por todo el trabajo. Y por compartirlo. En PlaPampa tratamos de traducirlo para quienes hablan sólo español o castellano.