jueves, 26 de diciembre de 2013

Cuando las Galaxias cantan...

Los hombres atentos escuchan

La curiosidad del ser humano por la gigantesca maquinaria que es el Universo solo rivaliza con su capacidad para desentrañar el funcionamiento de sus engranajes. No es una cuestión en absoluto baladí: una vez dimos con un método —casi— a prueba de nuestros propios sesgos cognitivos, hemos aprendido que vivimos en la superficie de una enorme roca que surca el vacío alrededor del horno descomunal que nos alumbra, que a su vez no es más que un vecino vulgar y corriente de un barrio —o galaxia— abarrotado llamado Vía Láctea, donde ocupamos un lugar cada vez menos especial y en el que las distancias son tan ridículamente inabarcables que se miden por los años que tarda la luz en recorrerlas. Y todo ello en unos pocos siglos y a partir, única y exclusivamente, de esa misma luz que llega hasta nosotros desde los rincones más distantes del Cosmos.

Como en cualquier novela de misterio que se precie, cada respuesta en esta búsqueda nos llevó a nuevos interrogantes. Hace poco más de cien años creíamos que nuestra galaxia era la única en el Universo. No podíamos, entonces, ni imaginar que la Vía Láctea no era sino una entre las miles de millones que pueblan el Universo; ni que las había de las formas y colores más variopintos: desde elípticas y enrojecidas hasta espirales azuladas con varios pares de brazos retorcidos en torno al bulbo central, algunas dotadas de una barra central plagada de estrellas, otras carentes de ella, otras irregulares o en proceso de colisión con sus vecinas...

Habíamos encontrado un auténtico zoo escondido en el firmamento, un zoo cuyo origen y dinámica nos dispusimos a comprender. Construimos modelos que explicaran la compleja danza de gas y estrellas que observábamos, sobre todo en las galaxias espirales. Postulamos ondas de densidad, zonas de acumulación de gas a la manera de los patrones de vibración de un tambor o de los atascos de tráfico —donde las estrellas entran, se ralentizan y terminan saliendo tarde para la cena—, que mantenían los brazos espirales en posición sin que se enrollaran hasta desaparecer.

Y entonces, cuando creíamos tenerlo todo perfectamente controlado, nuevas observaciones nos demuestran que no íbamos muy desencaminados, pero que las cosas —cómo no—, son aún más complicadas de lo que habíamos supuesto. Vamos, lo habitual en este viaje apasionante que es la Ciencia.

Miguel Santander

Investigador en el Observatorio Astronómico Nacional de Madrid.

Escritor de Ciencia Ficción ganador del Premio UPC en 2012 y con dos libros editados:

El legado de Prometeo

La costilla de Dios y Otros relatos del fin

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Astrofísicos españoles descubren la «música de las galaxias»

SLOAN + IACbia

Messier 61, una de las galaxias estudiadas.

23/12/2013

Como las ondas que recorren un instrumento que vibra, las de densidad en cada galaxia 'sonarían' con una sinfonía distinta gracias a un patrón descubierto

Astrofísicos del Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) han descubierto la «música de las galaxias». Porque, tras analizar un centenar de galaxias espirales, han comprobado que existen más ondas de densidad que las que la teoría predice y que se relacionan entre sí con un complejo patrón de resonancias.

De hecho, las galaxias están recorridas por ondas que se propagan en círculos concéntricos en forma de espiral. Como si de un lago se tratara o como las ondas que se forman en las cuerdas de un violín o como en la superficie de un tambor. Esas son las llamadas ondas de densidad.

Así, los investigadores del IAC Joan Font Serra y John Beckman han estudiado los campos de velocidad [el conjunto de las velocidades de toda la materia dentro de una galaxia] de más de cien galaxias, con el objetivo de encontrar evidencia científica sobre las ondas de densidad, y de medir con precisión a qué velocidad se propagan. Estas ondas constituyen líneas de mayor densidad del material estelar que se propagan por el disco de la galaxia en forma de espiral.

Hasta ahora la teoría había descrito en cada galaxia con brazos la existencia de una onda de densidad con sus resonancias. Muchas galaxias espirales contienen, además de brazos, organizaciones de estrellas en línea recta llamadas barras. Para estas galaxias, la teoría predecía la existencia de dos juegos de ondas, uno en la parte interior de la galaxia que contiene la barra y otro que ocupa el disco exterior con sus brazos.

Tipos de galaxias de acuerdo al esquema de clasificación de Hubble.

En este estudio, sin embargo, los astrónomos encontraron para su sorpresa más de dos anillos de ondas de densidad en casi todas las galaxias analizadas: el número hallado con más asiduidad fue cuatro, aunque han llegado a detectar hasta siete.

Pero no solo esto. Los autores del trabajo, que se publicará en «The Astrophysical Journal Supplement Series», descubrieron también que existe un sistema de dinámicas entre las ondas, relaciones entre ellas que responden a un patrón complejo de resonancias.

«Estos patrones vinculan por pares los diferentes anillos de resonancia: el segundo con el cuarto, el primero con el quinto, el tercero con el cuarto, etc. Difieren de galaxia en galaxia, pero se dan en casi la totalidad de ellas. La mayoría contienen uno de estos patrones, pero hay discos con dos, tres, e incluso en un caso, cuatro», detalla Beckman.

«Si pensamos en las ondas de densidad como las ondas que recorren un instrumento que vibra, en cada galaxia 'sonaría' una sinfonía distinta. Es decir, las ondas no resuenan de forma caótica o aleatoria, sino que responden a un patrón: existe una orquestación en la música de las galaxias», ilustra Beckman.

Nebulosa Carina y los Pilares de la Creación

El interferómetro GHaFaS

Para llegar a estas conclusiones, los astrónomos usaron un nuevo método y un instrumento propio, el interferómetro GHaFaS, instalado en el telescopio William Herschel, en el Observatorio del Roque de los Muchachos, en la isla de La Palma. GHaFaS es capaz de medir todo el campo de velocidad de una galaxia a la vez, usando la emisión de luz de su hidrógeno ionizado. Al tiempo, el nuevo método, ideado por los investigadores del IAC, está basado en la medición de los radios de aquellos círculos o anillos claves de las resonancias.

Galaxia Andromeda

La paradoja de las galaxias espirales

Se podría decir que una galaxia espiral vista de lado tiene la forma de un huevo frito, con un bulbo en el centro y un disco fino que se extiende hacia afuera. Los discos albergan los brazos espirales, que resplandecen con la luz de millones de estrellas azules, las de mayor masa y las más jóvenes. Hace ya décadas que los astrofísicos se dieron cuenta de dos paradojas sobre estos brazos.

Según explica Beckman, «las galaxias espirales son como enormes ruedas de Santa Catalina, los fuegos artificiales que giran alrededor de un clavo, que sirve como su eje de rotación. Pero no son sólidas, consisten en miles de millones de estrellas. Al medir sus velocidades de rotación, lo esperable es que los brazos se enrollaran sobre sí mismos en un par de rotaciones de la galaxia y desapareciesen. Pero la gran mayoría de las galaxias con discos tienen brazos, estos no han desaparecido».

Ésta es la primera paradoja. La segunda es que las estrellas azules masivas tienen vidas del orden de diez millones de años, o menos, mientras las galaxias tienen vidas de varios miles de millones de años. ¿Cómo pueden existir las estrellas azules masivas en los brazos de tantas galaxias?

Galaxia espiral NGC 6872

Las respuestas a las dos paradojas se encuentran en la teoría de las ondas de densidad. «Existen ondas de forma espiral que giran en los discos de las galaxias, que mantienen los brazos en su forma, y que provocan la formación casi continua de nuevas estrellas azules masivas, nutriendo los brazos así continuamente», aclara el astrofísico del IAC.

En la zona a la que llega la onda de densidad, el gas se comprime, por lo que se produce el nacimiento de nuevas estrellas, dada la abundancia de hidrógeno disponible en el material interestelar.

«Con este trabajo, podemos explicar más sobre el comportamiento de estas ondas, relacionarlas con otras variables observables, como la forma de los brazos, la distribución de la luz en los discos o la presencia de anillos de estrellas en algunos discos. Y ofrecemos datos más útiles a la siguiente generación de teorías», resume Beckman.

Tomado de ABC

Ahora escucharemos un poco de musica para relajación. advertimos con claridad que la música que escucharan a continuación no tiene nada que ver con la nota.