La danza cósmica de las galaxias enanas

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Un nuevo estudio ofrece una explicación sobre el origen de las galaxias enanas esferoidales. A través de simulaciones, los investigadores piensan que las galaxias mayores remueven las estrellas de las menores.


Las galaxias enanas esferoidales son pequeñas y muy débiles, conteniendo pocas estrellas en relación con su masa total y parecen contener principalmente materia oscura.

Los astrónomos encontraron difícil explicar el origen de este tipo de galaxias. Teorías previas proponían que estas galaxias orbitan cerca de galaxias mayores como la Vía Láctea, pero esto no explica cómo se formaron estas galaxias enanas que han sido observadas en las afueras del llamado "Grupo Local" de galaxias.

"Estos sistemas son 'elfos' del universo temprano, y entender cómo se formaron es un objetivo principal de la cosmología moderna", dice Elena D'Onghia del Centro de Astrofísica Harvard-Smithsonian (CfA).

D'Onghia y colegas usaron simulaciones computacionales para examinar dos escenarios para la formación de estas galaxias: 1) Un encuentro entre dos galaxias enanas lejanas de otras mayores, con la enana esperoidal luego acretada por la Vía Láctea y 2) un encuentro entre una galaxia enana y una galaxia como la Vía Láctea, en formación, en el universo temprano.

El equipo encontró que los encuentros galácticos tienden a un proceso gravitacional (que llamaron "resonant stripping" o "remoción por resonancia") por el cual se remueven las estrellas de la galaxia enana menor en el curso de la interacción, transformándola en una enana esferoidal.


Simulaciones de encuentros entre galaxias para saber cómo las galaxias enanas pierden sus estrellas y gas. La fila superior muestra interacciones entre una galaxia enana orbitando una galaxia mayor (100 veces su masa).
La primera imagen (izquierda) ilustra el inicio, cuando las dos enanas se aproximan. Al lado es el estado del sistema luego de 2 mil millones de años. La última imagen de la primera fila muestra la apariencia después de 7 mil millones de años.
La fila inferior muestra la órbita de la misma galaxia menor (en blanco) alrededor de la Vía Láctea (en amarillo), que tiene 10,000 veces su masa.

"Como en una danza cósmica, el encuentro dispara una resonancia gravitacional que quita las estrellas y el gas de la galaxia enana, produciendo largas estelas visibles y puentes de estrellas", explicó D'Onghia.

"Este mecanismo explica la característica más importante de las enanas esferoidales, que es que están dominadas por la materia oscura", añadió la co-autora Gurtina Besla.

Las largas corrientes de estrellas surgidas de las interacciones gravitacionales deberían ser detectables. Por ejemplo, el recientemente descubierto puente de estrellas entre Leo IV y Leo V, dos galaxias enanas esferoidales, podría haber sido resultado de una resonancia como la que describen.

El estudio enviado a Nature muestra también el siguiente esquema:

La respuesta a la remoción de estrellas por resonancia de una galaxia enana menor (la víctima) en órbita alrededor de una galaxia enana mayor que provoca perturbaciones en la primera. La secuencia es en sentido contrario a las agujas del reloj.
Las estrellas en la víctima (círculos amarillos), que están rotando en el disco, están contínuamente empujadas hacia adentro o afuera, dependiendo de su posición inicial en relación a la perturbación gravitacional por la galaxia mayor. Como ejemplo, se puede seguir el camino de una estrella, pintada en azul, en la galaxia víctima.

Colas y cáscaras
Este proceso puede producir extendidas corrientes (o "colas") (a la izquierda) que se asemejan a la larga cola observada en la galaxia Tadpole (la galaxia del renacuajo) a la derecha.


También se pueden producir caparazones (o cáscaras) en la galaxia enana mayor por la captura de estrellas de la menor. Como un ejemplo, muestran un resultado de la simulación luego de algunos miles de millones de años (izquierda) que se asemeja a las estrellas en la galaxia NGC 2782 (derecha).


Fuentes y links relacionados

• Cosmic Dance Helps Galaxies Lose Weight


• Resonant stripping as the origin of dwarf spheroidal galaxies
  Elena D'Onghia et al.
  Nature 460, 605-607 (30 Julio 2009)
  DOI:10.1038/nature08215;
  arXiv:0907.2442v1
  

Sobre las imágenes

• Simulaciones de encuentros entre galaxias.
  Crédito:Elena D'Onghia (CfA)


• La simulación ilustra el proceso de remoción de estrellas por resonancia. Las estrellas de una galaxia enana (abajo) orbitando alrededor de un sistema mayor (arriba) son removidas por la gravedad y forman largas corrientes de estrellas.
  Crédito:Elena D'Onghia (CfA)


• Esquema de resonancia; ilustraciones de colas y cáscaras
  Crédito:Elena D'Onghia (CfA)

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