"PISTAS" CERCANAS

ESPECIAL 1999

Curso: Formación y evolución de galaxias: claves en el Universo local

Prof. Ken Freeman
Observatorio de Monte Stromlo
Australia

Al estudiar las galaxias a alto corrimiento al rojo no debe olvidarse que las galaxias cercanas contienen remanentes fósiles de antiguas fases de formación estelar que son claves fundamentales para la Cosmología. Muchas de estas galaxias presentan actualmente un ritmo de formación estelar más alto que su promedio temporal, y constituyen pruebas evidentes de procesos a nivel local similares a aquéllos que los astrónomos tratan de estudiar en las galaxias más disantes. Como lo expresa el Prof. Freeman, del Observatorio de Mount Stromlo (Australia), "los estudios de galaxias a alto corrimiento al rojo y de galaxias cercanas son complementarios".

"Pienso que los estudios a alto corrimiento al rojo y los de galaxias cercanas son complementarios, ambos son necesarios. A altos corrimientos al rojo podemos observar directamente algunos de los procesos que determinarán las características de las galaxias cercanas, como las fusiones y la formación estelar en el Universo temprano. Pero hay muchas cosas que no podemos estudiar bien a alto corrimiento al rojo, incluso con grandes telescopios.

Por ejemplo, pongamos que nos interesa conocer el contenido en materia oscura de las galaxias. Para ello necesitamos las curvas de rotación y las dispersiones de velocidad, algo que está siendo difícil a z=1, aunque este valor de z no nos interesa mucho en este caso. Sería interesante conocer las propiedades de los halos oscuros a z>3, pero eso nos queda lejos. Los estudios útiles de la materia oscura sólo pueden hacerse a corrimientos al rojo moderados.

Otro ejemplo es la evolución química de las galaxias. En este campo nos interesa conocer los procesos responsables del enriquecimiento químico en épocas diferentes. Este tipo de trabajo necesita espectroscopía muy detallada de alta resolución de las estrellas más viejas de la galaxia (que se formaron probablemente a corrimientos al rojo muy altos), para medir las proporciones de los elementos producidos en los distintos procesos. Estas observaciones sólo pueden realizarse para estrellas de nuestra propia galaxia.

Podría echar mano de muchos ejemplos para responder a esta pregunta. Resumiendo, creo que los estudios a alto corrimiento al rojo nos proporcionan una imagen global de la evolución temprana de las galaxias; para comprender bien el proceso se requiere una investigación más detallada, algo que sólo es posible para galaxias cercanas."

"(a) Pienso que muy probablemente nuestra galaxia era un sistema múltiple a z=3. El contenido estelar del halo galáctico sugiere una larga historia de pequeñas fusiones. Hay quien piensa que ha habido más fusiones importantes en épocas pasadas basándose en la presencia de estrellas jóvenes de alta metalicidad en el halo. El hecho de que el bulbo galáctico no sea grande va en contra de la posibilidad de que haya habido fusiones importantes. Yo diría que nuestra galaxia tuvo un conjunto de compañeras, quizá de la masa de la Gran Nube de Magallanes y también más pequeñas, a z=3."

"(b) Nuestra galaxia tiene un bulbo de pequeño tamaño y forma de caja. La opinión actual es que estos pequeños bulbos son barras (y sabemos de otros estudios que el bulbo galáctico tiene forma de barra). Ahora se piensa que estos bulbos/barras se han originado partiendo de inestabilidades en el disco. A alto corrimiento al rojo se observan pocas barras, así que mi opinión es que la Galaxia no tenía bulbo a z=3."

"(c) Sospecho que la Galaxia estaba empezando a componer su disco a z=3, pero que aún no habría dado tiempo para que el disco se asentase."

(d) Al igual que la mayoría de los especialistas en este campo, pienso que el halo estelar galáctico, de baja metalicidad, se formó a partir de la acreción de pequeñas galaxias satélites. De ser esto correcto, la formación del halo podría haber empezado a z=3; sabemos que actualmente está aún en formación."

"(e) Tal y como describíamos más arriba, el bulbo podría haberse formado a partir del disco, una vez el disco se hubiera asentado lo suficiente como para volverse inestable. Y la formación estelar en el disco se ha dado a prácticamente el mismo ritmo a lo largo de los últimos 10.000 millones de años. De modo que el bulbo y el disco deberían haber crecido de forma significativa desde z=3."

Australia ha contribuido de forma clave al estudio de las galaxias en longitudes de onda ópticas y de radio, pero la competencia es cada vez mayor con la entrada en operación del VLT. ¿Qué planes tiene la Astronomía australiana para el futuro?

"En el óptico somos socios del proyecto Gemini y tenemos esperanzas de conseguir tiempo de observación en otros grandes telescopios. Sin ello no tenemos grandes perspectivas de futuro. A longitudes de onda de radio (frecuencia más baja), participamos muy activamente en el proyecto SKA."

"No soy la persona más indicada para comentar mucho sobre este tema. Por lo que he leído, la cosmología del CDM necesita algunos ajustes para encajar correctamente la estructura (y quizá la subestructura) de los halos de materia oscura."

PERFIL

Ken Freeman nació en Perth, Australia, en 1940.

Estudió Matemáticas en la Universidad de Australia Occidental y Astrofísica Teórica en la Universidad de Cambridge (Reino Unido), continuando sus estudios postdoctorales durante un año en el Observatorio McDonald Observatory (Universidad de Texas, EEUU) con G. de Vaucouleurs, y otro año en Cambridge, en el Trinity College.

En 1967 se trasladó al Observatorio de Mount Stromlo, donde hoy es Catedrático.

Sus intereses científicos se centran el el campo de la formación y la dinámica de las galaxias y los cúmulos globulares, y está especialmente interesado en el problema de la materia oscura en las galaxias: fue uno de los primeros en señalar que una fracción importante de las galaxias espirales está formada por materia oscura.

Freeman trabajó un año para el Instituto Kapteyn, en Groningen (1976) y fue Aaronson Lecturer en la Universidad de Arizona (1990) y Oort Professor en la Universidad de Leiden (1994). En 1997 fue Profesor Visitante del Merton College (Oxford). Ha sido nombrado Distinguished Visiting Scientist del Instituto Científico del Telescopio Espacial en Baltimore.

Freeman tiene mucho interés en el trabajo con estudiantes, y ha supervisado más de 30 tesis doctorales en Australia, EEUU y los Países Bajos.

Ken Freeman es Presidente de la Comisión 33 (Estructura Galáctica) y de la División VII de la Unión Astronómica Internacional. Es miembro de la Academia Australiana de las Ciencias y de la Royal Society de Londres. Ha sido condecorado con el Premio "Dannie Heineman" 1999 del Instituto Americano de Física y de la Sociedad Astronómica del Pacífico .