Las galaxias espirales más masivas rotan el doble, e incluso más, de rápido de lo que lo hace la Vía Láctea. Es la conclusión a la que ha llegado un grupo de investigadores, y resulta muy interesante por lo que plantea, además de ser otra señal en favor de la materia oscura…

Las galaxias súper espirales masivas rotan más rápido que la Vía Láctea

Un grupo de investigadores ha determinado que las galaxias súper espirales más masivas rotan el doble de rápido que la Vía Láctea. El motivo se encontraría directamente en la corona de materia oscura que las rodea. Aunque, en primer lugar, hay que hablar de las galaxias súper espirales. Son un descubrimiento reciente, de los últimos años, posible gracias a los datos recopilados en las bases de datos de Sloan Digital Sky Survey (SDSS) y NASA/IPAC Extragalactic Database (NED). Aproximadamente, se conocen alrededor de un centenar hasta la fecha.

Las galaxias masivas rotan más rápido que la Vía Láctea
La galaxia espiral barrada NGC 1300. Crédito: NASA, ESA, and The Hubble Heritage Team STScI/AURA)

Como indica su nombre, se trata de galaxias espirales, pero con unas dimensiones monstruosas, en todos los sentidos. Son mucho más grandes que la Vía Láctea. La más grande mide unos 450 000 años-luz (frente a los 120 000 de nuestra galaxia) y es 20 veces más masiva. Y, según los datos obtenidos por los investigadores, este tipo de galaxias rotan mucho más rápido que las menos masivas. Para llegar a esta conclusión, se han apoyado en el Gran Telescopio Sudafricano, para medir la curva de rotación de las 23 galaxias espirales más masivas.

Otros observatorios, como el telescopio de 5 metros de Hale, y la misión WISE de la NASA, han proporcionado datos para determinar mejor la masa y el ritmo de formación de estrellas de esas galaxias. Algo que los investigadores han querido destacar, para resaltar la utilidad de combinar observaciones en diferentes espectros (luz visible e infrarrojo en este caso). En cualquier caso, lo que han observado es que las estas galaxias masivas rotan mucho más rápido que la Vía Láctea. La más grande lo hace a 570 km/s, casi el triple de rápido.

El necesario papel de la materia oscura

Lo más interesante, sin duda, es que la velocidad de rotación de las galaxias súper espirales es muy superior a la masa de las estrellas, gas y polvo que se puede observar. Algo que, como en muchas otras galaxias, apunta directamente a la presencia de algo más, que aporte esa gravedad adicional necesaria. De hecho, como explican los investigadores, parece que la rotación de una galaxia está relacionada directamente con la masa de la corona de materia oscura que tenga a su alrededor. Es la primera vez que se observan galaxias espirales tan grandes.

La galaxia espiral regular NGC 2683 descubierta por (oh, sorpresa) William Herschel. Crédito: ESA/Hubble y NASA

Esto lleva a la conclusión de que deben estar rodeadas de coronas de materia oscura más grandes de lo habitual. En el caso de la corona más masiva, los investigadores calculan que es equivalente a 40 billones de veces la masa del Sol. Una cantidad muy por encima de lo que cabría esperar. Es lo que se espera encontrar en torno a un cúmulo de galaxias, en lugar de en torno a una única galaxia. No es una simple anécdota, porque va directamente contra las hipótesis alternativas, para la gravedad, en las que se excluye la materia oscura.

En ellas, generalmente, se plantea que la gravedad es algo más intensa a gran escala. Pero esa hipótesis no sería capaz de explicar por qué las galaxias súper espirales, las más masivas, rotan tan rápido. Además, no solo eso, estas galaxias tienen menos estrellas de las que cabría esperar. Algo que podría explicarse por el exceso de materia oscura. Es posible que limite la formación de estrellas en una galaxia. Los investigadores, de hecho, proponen dos escenarios que podrían explicar qué provoca esa presencia inferior de estrellas…

El ritmo de formación de estrellas

Por un lado, plantean que el gas adicional, que es arrastrado hacia la galaxia, podría calentarse por la velocidad de su rotación. Llegando un punto en el que el enfriamiento y acumulación, y el colapso gravitacional que daría lugar al nacimiento de astros, sea mucho menos frecuente. Por otro lado, también explican que podría deberse a que la velocidad de rotación es tan alta que dificulta que las nubes de gas puedan agruparse y colapsar. Pero, en cualquier caso, esto no debe llevarnos a engaño. Siguen siendo galaxias espectaculares.

El cúmulo de galaxias MACS J1149+2223, localizado a unos 5.000 millones de años-luz de la Vía Láctea. Crédito: NASA, ESA, S. Rodney (John Hopkins University, USA) and the FrontierSN team; T. Treu (University of California Los Angeles, USA), P. Kelly (University of California Berkeley, USA) and the GLASS team; J. Lotz (STScI) and the Frontier Fields team; M. Postman (STScI) and the CLASH team; and Z. Levay (STScI)

Porque las súper espirales, que han sido estudiadas por los investigadores, siguen teniendo formación de estrellas. No solo eso, lo hacen a un ritmo muy superior al de la Vía Láctea. Cada año, unas 30 masas solares dan lugar al nacimiento de nuevos astros. Nuestra galaxia, en comparación, utiliza una masa solar. Los investigadores esperan seguir estudiando estas galaxias en el futuro. Especialmente para analizar el movimiento del gas y de las estrellas que se encuentran en sus discos. Y ya están pensando en los próximos pasos.

Porque, con los nuevos instrumentos ya en funcionamiento, como el telescopio James Webb (se lanzará en 2021) y WFIRST (que se lanzará también en la década de 2020), se espera poder estudiar galaxias súper espirales más distantes. Algo que, en consecuencia, permitirá estudiarlas en un momento más temprano de su evolución y ofrecerán una buena oportunidad para compararlas con las galaxias súper espirales que se pueden encontrar en nuestro entorno. ¿Servirán para entender mejor la materia oscura?

Estudio

El estudio es P. Ogle, T. Jarrett, L. Lanz et al.; «A Break in Spiral Galaxy Scaling Relations at the Upper Limit of Galaxy Mass». Publicado en la revista Astrophysical Journal Letters el 7 de octubre de 2019. Puede consultarse en este enlace.

Referencias: Universe Today