Biblioteca de les històries de galàxies reconstruïdes a partir de moviments d'estrelles

De la mateixa manera que el Sol es mou dins de la Via Làctia, totes les estrelles de les galàxies es mouen, però amb òrbites molt diferents. Algunes de les estrelles tenen fortes rotacions, mentre que altres poden moure's aleatòriament sense una rotació clara. Comparant la fracció d'estrelles en diferents òrbites, els investigadors poden determinar com es formen i evolucionen les galàxies. Un equip internacional d'astrònoms ha determinat per primera vegada, la distribució orbital d'una mostra de galàxies que conté més de 300 galàxies de l'univers local.

Les galàxies són les estructures més grans de l'univers, i els científics estudien com evolucionen per entendre la història de l'univers. La formació de la galàxia comporta el conjunt jeràrquic d'halos de matèria fosca, juntament amb la condensació de la matèria normal al centre dels halos, on es produeix la formació estel·lar. Les estrelles que es van formar a partir d'un disc de gas fi i assentat i que van viure durant períodes dinàmics quiescents presentaran òrbites gairebé circulars, mentre que les estrelles amb moviments aleatoris són el resultat d'entorns turbulents, ja sigui en néixer o posteriorment, amb fusions galàctiques.
Per tant, els moviments d'estrelles en una galàxia són com un llibre d'història, registrant la informació sobre el seu entorn de naixement i creixement, que pot revelar com es va formar la galàxia. "No obstant això, el moviment de cada estrella no es pot observar directament en galàxies externes. Les galàxies externes es projecten en el pla observacional com una imatge i no podem resoldre les estrelles discretes", diu Ling Zhu, investigador de l'Institut Max Planck per a l'Astronomia que lidera l'estudi.

Font: Institut d'Astrofísica d'Andalusia (IAA-CSIC)

Els investigadors construeixen models per a cada galàxia superposant estrelles en diferents tipus d'òrbites. En restringir el model amb la imatge observada i els mapes cinemàtics, es pot descobrir la quantitat d'estrelles que es mouen sobre diferents tipus d'òrbites a cada galàxia. Ho diuen com la distribució d'òrbites estel·lars, i per aquest estudi, l'equip ha construït models per a 300 galàxies que són representatives de les propietats generals de les galàxies de l'univers local.

Els mapes mostren canvis en la distribució de l'òrbita galàctica en funció de la massa estel·lar total de les galàxies. Les òrbites rotatives ordenades són les més prominents en galàxies amb masses estel·lars totals de 10.000 milions de masses solars, i menys important per als més massius. Les òrbites aleatòries dominen, sense èxit, les galàxies més massives (més de 100 mil milions de masses solars). "Aquesta és la primera seqüència de masses basada en òrbites en tots els tipus morfològics. Inclou una informació florent del passat de la galàxia, bàsicament si ha estat una successió silenciosa de fusions més petites o amb una fusió major violenta", diu Glenn van de Ven (ESO).
Els investigadors havien trobat un mètode nou i precís de llegir la història d'una galàxia i la seva enquesta amb els seus conjunts de dades per a 300 galàxies va ser la biblioteca més gran de llibres d'història de galàxies.




"Aquest treball posa de relleu la importància de l'espectroscòpia de camp integral i, en particular, de les enquestes a gran escala com el projecte CALIFA, la contribució significativa del que anomenem òrbites calents, una barreja de rotació i moviments aleatoris del component estel·lar que planteja reptes importants als models cosmològics de formació i evolució de les galàxies", afirma Rubén García Benito, investigador de l'Institut d'Astrofísica d'Andalusia (IAA-CSIC) que participa en el projecte.

Els resultats de CALIFA representen una distribució òrbita de les galàxies en l'univers actual. Es presten així a la comparació directa amb mostres de simulacions cosmològiques de galàxies en un context cosmològic. En aquest sentit, aquests resultats obren una nova finestra per comparar simulacions de galàxies amb la població de galàxies observada en l'univers actual.

Font: Institut d'astrofísica d'Andalusia