Gracias a este procedimiento se ha logrado descifrar la HFE de la galaxia M32, una de las dos únicas galaxias elípticas enanas del Grupo Local, donde se encuentra la Vía Láctea

Realizar ‘estudios demográficos’ en poblaciones de estrellas de otras galaxias no es una tarea fácil. ¿Cuántas estrellas se han formado a lo largo de la vida de una galaxia? ¿Cómo saber la edad, masa y abundancia química de estas estrellas observándolas en la distancia? ¿De qué forma se distribuyen estos habitantes estelares dentro de la población de la galaxia? Los investigadores del Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) y el Departamento de Astrofísica de la Universidad de La Laguna (ULL) Sebastián Hidalgo y Antonio Aparicio han desarrollado un método que permite desentrañar la historia de la  formación estelar (HFE) en las galaxias a partir de dos variables de sus estrellas individuales: su brillo (magnitud) y su color.

“Si aplicáramos los principios de la demografía a la astrofísica, estudiar poblaciones estelares supondría analizar de qué forma y en qué número viven las personas en una ciudad o país a lo largo de toda su historia. Lo que estudiamos en esta ocasión es cuántas personas nacen  [número de estrellas], con qué peso [masa] y con qué color de ojos [abundancia química] desde que se fundó la ciudad [galaxia] hasta hoy en día. Además, también investigamos cómo se distribuyen estas personas en el territorio: si las más viejas viven en el centro o en el extrarradio, por ejemplo”, explica Hidalgo.

Las dos variables clave para este análisis son la magnitud o brillo y el color. La relación entre el color de una estrella y su magnitud no es arbitraria. Depende fundamentalmente de tres factores: la masa, la edad y la abundancia química. "Nuestra labor consiste en obtener el diagrama color-magnitud de las galaxias cercanas y compararlo con los diagramas del mismo tipo que se obtienen de los modelos teóricos de evolución estelar", concreta el investigador del IAC.

De esta comparación entre ambos diagramas color-magnitud se obtienen finalmente las edades y abundancias químicas de las estrellas que se formaron en esa galaxia. “Es decir, desentrañamos cuántas estrellas se formaron a lo largo de toda la vida de la galaxia y con qué abundancia química: su historia de formación estelar o HFE”, resume Hidalgo.

La astrofísica Antonela Monachesi, que en la actualidad trabaja en el Departamento de Astronomía de la Universidad de Michigan (EE UU), aplicó el método desarrollado por los investigadores del IAC para descifrar la HFE de la galaxia M32, una de las dos únicas galaxias elípticas enanas pertenecientes al Grupo Local, el grupo de galaxias en el que se encuentra la Vía Láctea. Gracias a esta colaboración se ha obtenido la primera HFE de M32, como ha publicado recientemente The Astrophysical Journal.

Para Hidalgo, “el estudio de M32 es importante porque, entre otras cuestiones, puede ayudarnos a comprender cómo evolucionan las galaxias elípticas mayores que se encuentran mucho más distantes [la más cercana está a unos 11 millones de años luz] y de las que no podemos obtener la magnitud y el color de sus estrellas menos brillantes, necesarias para conocer la HFE a lo largo de toda la vida de la galaxia”.

Con este trabajo se han detectado por primera vez y de forma inequívoca estrellas más jóvenes de 2.000 millones de años. Las conclusiones del estudio señalan también que el 40% de la masa de M32 se formó hace entre 2.000 y 5.000 millones de años y que aproximadamente el 55% de su masa se formó hace más de 5.000 millones de años, con una abundancia química relativamente menor que la anterior. El resto son estrellas jóvenes.

“Este resultado es muy interesante porque hasta ahora se pensaba que las galaxias elípticas estaban formadas fundamentalmente por estrellas muy viejas con muy poca contribución o ninguna de estrellas más jóvenes. Los resultados de M32 apuntan a que al menos las galaxias elípticas enanas sí poseen una contribución importante de estrellas jóvenes. Si las galaxias elípticas enanas son el mismo objeto que las galaxias elípticas mayores pero con menor masa, entonces las galaxias elípticas mayores también podrían albergar una importante población de estrellas de edades intermedias y jóvenes”, apunta.

Las hipótesis que manejan los investigadores sobre la formación de este sistema es que fuera una galaxia elíptica de baja luminosidad o bien una galaxia espiral cuyo bulbo [grupo central de estrellas de la galaxia que constituye lo que se observa en la actualidad] sobrevivió a una interacción dinámica con M31, la galaxia más cercana.

A pesar de que M32 se encuentre a 2,6 millones de años luz, mucho más cerca que las galaxias elípticas gigantes, su observación no es sencilla. Se trata de un objeto muy compacto: sus estrellas aparecen tan juntas que son difíciles de distinguir entre sí.

Cálculos en red

Los investigadores del IAC desarrollaron programas informáticos para poder aplicar su método estadístico. Aunque el proceso puede llevar ingentes cantidades de cálculos, cualquier ordenador personal sirve para realizarlos. “Debido a que hay que realizar muchos cálculos, usamos la red de ordenadores del IAC, unos 400, para  obtener los resultados de forma más rápida. Si usásemos un solo ordenador, nos llevaría unos 50 años obtener los resultados”, dice el astrofísico.

El método desarrollado por Hidalgo y Aparicio se ha aplicado a otras galaxias cercanas en colaboración con otras instituciones astronómicas repartidas por todo el mundo: el Instituto Astronómico Kapteyn (Groningen, Holanda); la Universidad de Laval (Quebec, Canadá); el Departamento de Astronomía de la Universidad de Michigan (Ann Arbor, EE UU); el  Instituto de Astronomía de la Universidad de Edimburgo (Edimburgo, Reino Unido);  el Departamento de Física y Astronomía de la Universidad de Waterloo (Waterloo, Canadá), el Observatorio Astronómico de la Universidad de Vilna (Vilna, Lituania); y el Departamento de Astronomía y Meteorología de la Universidad de Barcelona.

Tucana, Cetus, LGS-3, Phoenix, Leo-A, IC1613, NGC5102, M33 y M32 son algunas de las galaxias cercanas sobre las que se ha aplicado este método de investigación. En 2011 los investigadores del IAC iniciaron también una colaboración con miembros del Instituto de Astronomía y Astrofísica de la Universidad de Pekín y con el Observatorio Nacional Astronómico de Japón para el uso de los códigos descritos con datos del telescopio Subaru, de 8,2 metros de diámetro, situado en Hawái.

Para más información y entrevistas:

Sebastián Hidalgo. Instituto de Astrofísica de Canarias / Departamento de Astrofísica de la Universidad de La Laguna. shidalgo [at] iac.es (shidalgo[at]iac[dot]es) /922605741

Resumen científico del  artículo: http://adsabs.harvard.edu/abs/2012ApJ...745...97M