Descubierta una galaxia fósil en las cercanías de Andrómeda

Nuestro vecindario galáctico es un lugar diverso, lleno de galaxias de muchos tipos, formas y tamaños diferentes. Desde la gigantesca y espiral  Andrómeda, situada a casi dos millones y medio de años luz, pasando por las Nubes de Magallanes, dos galaxias satélite de la nuestra propia, considerablemente más pequeñas y deformes pero que aún así contienen millones de estrellas, hasta galaxias enanas como Triangulum II, una galaxia satélite de la Vía Láctea que apenas contiene unas mil estrellas.

Recientemente se ha publicado el descubrimiento de una nueva galaxia satélite de Andrómeda, una de las galaxias menos luminosas y más difíciles de detectar conocidas hasta la fecha. Esta galaxia enana y ultra-tenue, denominada Pegasus V, fue descubierta gracias a un astrónomo amateur que examinaba material de archivo del NOIRLab de la National Science Foundation de EEUU. Tras alertar a esta Fundación, los astrónomos profesionales investigaron el asunto utilizando el Observatorio Gemini, confirmando la presencia de esta galaxia en las afueras del halo de Andrómeda, el miembro más grande de nuestro grupo local. Esta galaxia parece tener muy poca proporción de elementos más allá del helio, lo que en astronomía se conoce como metales o elementos pesados. Esto parece indicarnos que la galaxia podría tratarse de un fósil de las primeras galaxias del universo.

Las imágenes que conformaban el material de archivo en el que primero se localizó la galaxia enana fueron tomadas durante una búsqueda sistemática de galaxias enanas satélite de Andrómeda coordinada por un investigador español, David Martínez Delgado, del Instituto de Astrofísica de Andalucía. Más tarde el amateur Giuseppe Donatiello identificó una “mancha” o “borrón”. Estas imágenes habían sido tomadas desde el telescopio de 4 metros de diámetro del Observatorio de Cerro Tololo, en Chile. Observaciones posteriores con el telescopio Gemini North, de 8,1 metros revelaron la presencia de esta nueva galaxia.

El nombre del objeto, Pegasus V, se debe a que es la quinta galaxia satélite de Andrómeda descubierta en la constelación de Pegaso. Esta constelación es adyacente a la de Andrómeda, pero aún así el hecho de que la galaxia satélite se haya descubierto aquí ya nos indica que estará situada a gran distancia de la galaxia principal. Concretamente se sitúa a unos 850 000 años luz de distancia, unas 4 veces el diámetro de la propia Andrómeda. Esta es por tanto una de las galaxias satélite de Andrómeda más lejanas detectadas. Pensamos de hecho que no había sido detectada antes porque los esfuerzos de búsqueda de este tipo de objetos se han centrado principalmente en la región más cercana a Andrómeda. Las galaxias no tienen límites bien definidos, por lo que siempre resulta difícil establecer un tamaño exacto. Pegasus V contiene la mayoría de su masa en un tamaño de unos 300 años luz, por lo que podría llegar a albergar varios miles de estrellas.

Esta galaxia enana contiene una proporción muy baja de elementos más pesados que el helio, por lo que se piensa que debería ser una reliquia de los inicios del universo. Tras el Big Bang, se formaron principalmente hidrógeno y helio, en una proporción del 75 % para el hidrógeno y el 25 % para el helio. El siguiente elemento más abundante tras los primeros minutos de vida del universo era el litio, que se formó en cantidades miles de veces menores que el helio. El resto de elementos no empezaron a sintetizarse hasta la llegada de las primeras estrellas. Éstas crearon elementos como el oxígeno, carbono o silicio a través de la fusión nuclear y otros más pesados como el germanio, el oro o el uranio en procesos más violentos, como la muerte de una estrella, las explosiones de supernova o la colisión de estrellas de neutrones.

Para que todos estos elementos pesados se formen se requiere por tanto la presencia de objetos diversos y, especialmente, tiempo. Por esto cuando observamos galaxias más jóvenes, con estrellas que se han creado a partir de nubes que fueron enriquecidas con las cenizas de estrellas anteriores, observamos una mayor proporción de elementos más allá del helio. Pegasus V sin embargo no muestra grandes cantidades de estos elementos, lo que nos indica que podría haberse creado durante el primer par de millones de años de vida del universo, no teniendo suficiente gas interestelar como para permitir la existencia de varias generaciones estelares en su interior. Por tanto las pocas estrellas masivas que contuviera ya llegaron al final de su ciclo y hoy sólo sobreviven las estrellas más pequeñas y longevas.

Los modelos cosmológicos predicen la existencia de objetos como Pegasus V, muy poco luminosos o masivos, repartidos por el universo. Sin embargo, las búsquedas experimentales han dado, hasta la fecha, menos resultados de los esperados. Si realmente hubiera menos galaxias enanas y ultra-tenues de las predichas, esto podría cambiar nuestro entendimiento de la cosmología y de la materia oscura. Pero aún no podemos afirmar nada, porque descubrir estas galaxias resulta especialmente complicado. Al solo contener estrellas pequeñas y viejas, no contienen ninguna de las estrellas especialmente luminosas que solemos usar para identificar otros objetos similares y para medir sus distancias.

Este tipo de objetos podrán estudiarse con mejores resultados con nuevos telescopios y observatorios, como el telescopio espacial James Webb, que ha empezado recientemente sus primeras observaciones, y el observatorio Vera C. Rubin, perteneciente también al NOIRLab.

Referencia:

Michelle L. M. Collins et al, 2022, Pegasus V — a newly discovered ultra-faint dwarf galaxy on the outskirts of Andromeda, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, https://doi.org/10.48550/arXiv.2204.09068