Utilizan diferentes técnicas, pero todos buscan responder la misma pregunta: hace cuánto se crearon las primeras galaxias y cómo cambian a lo largo del tiempo.

La antigüedad del universo es un tema que se ha discutido enormemente en la comunidad científica, pero el consenso general es que tendría unos 13.800 millones de años. Dentro de ese periodo, aún existen incógnitas sobre cuánto tiempo pasó antes de que surgieran las primeras galaxias y por ende, cuántos años tendrían este tipo de formaciones.

Así, este enigma se ha convertido en objeto de estudio de muchos astrónomos, especialmente en Chile, donde las condiciones de sus cielos son propicias para aplicar distintas técnicas de observación.

Uno de esos astrónomos es Douglas Geisler, norteamericano residente en Chile desde hace casi 30 años y profesor titular de la Universidad de Concepción, cuyo principal tema de estudio es la formación y evolución de galaxias, más específicamente de nuestra galaxia, la Vía Láctea, y de otras galaxias cercanas.

“Lo que hago es estudiar estrellas individuales en galaxias cercanas a través de cúmulos de estrellas. Determinar la historia de una estrella sola es muy difícil por razones técnicas, en cambio cuando se ve un cúmulo de estrellas es más abordable”, cuenta Geisler.

Los cúmulos son conjuntos de estrellas, y por ende, estas estrellas “son como hermanos que nacieron a la vez. Midiendo la edad del cumulo resulta mucho más factible y preciso que hacer lo mismo por una sola estrella”.

Para lograr estas mediciones, la información es analizada mediante Diagramas de Color-Magnitud, donde magnitud es el brillo en cierto filtro de cada estrella y color es la diferencia en su brillo en dos distintos filtros.

En busca de los cúmulos de estrellas más viejos

El grupo de investigación de la U. de Concepción, que lidera Geisler, utiliza el telescopio Gemini para medir edades, tomando imágenes que se analizan en distintos filtros para tratar de medir la edad de cúmulos muy viejos.

“Según teorías, la parte más vieja de nuestra galaxia es la central, lo que se llama el bulbo. Nuestro bulbo tiene varios cúmulos globulares de estrellas, los que serían muy útiles para usar para medir su edad; pero el problema es que en el centro de la galaxia se junta todo: los cúmulos globulares, el gas y el polvo que se usa para la formación de nuevas estrellas. Entonces, lo que hace el polvo es que bloquea y absorbe un gran porcentaje de la luz óptica de las estrellas, por lo que apenas se ven los cúmulos”.

Para resolver este problema y poder distinguir los diferentes objetos, se observa en el infrarrojo, cuyos rayos pueden penetrar el polvo y revelar los cúmulos en el bulbo. También se han utilizado MCAO (sigla en inglés para Optica Adaptativa Multi-Conjugada), una técnica mediante la cual el instrumento GeMS del Observatorio Gemini dirige un láser hacia el lugar a observar “y en la atmósfera nuestra, muy alto, se crea una estrella artificial al lado de la estrella real que quieres medir, luego recibes la luz de vuelta, corriges las distorsiones producidas por la atmosfera y el producto final es una imagen que tiene unas pocas estrellas artificiales que creaste y el cúmulo de estrellas reales que quieres medir, produciendo una imagen mucho más nítidas, incluso competitiva con las del Telescopio Hubble”, afirma Douglas Geisler.

Otra técnica

Si se trata de estudiar cómo han cambiado a través del tiempo las galaxias en el universo, el astrónomo y subdirector del Instituto de Astrofísica de la Universidad Católica, Felipe Barrientos, utiliza otra técnica.

“El universo tiene aproximadamente 14 mil millones de años de antigüedad y las galaxias y estrellas probablemente han acompañado por mucho tiempo al universo. Entonces si las galaxias se formaron en algún momento, el tiempo es tan largo que uno espera que hayan cambiado”, comenta.

Debido a que las escalas son tan grandes, es difícil ver directamente cambios reales en la formación o evolución de las galaxias. Por ende, “lo que uno tiene que hacer es trabajarlo en forma estadística, viendo distintas poblaciones de galaxias y realizar comparaciones”.

Así y mediante la observación del espacio, se obtienen datos con los que los astrónomos pueden simular la evolución de las galaxias en modelos computacionales de formación de estructuras e ir armando un puzzle sobre cómo cambiarían las galaxias.

Según explica Barrientos, los cúmulos de galaxias, que son agrupaciones de galaxias, grandes y masivos, “y uno puede suponer que si se formaron durante la primera mitad de la edad del universo, entonces sus descendientes deben estar en el universo local. Ahora bien, si se puede encontrar alguna característica que te pueda indicar que este cúmulo se va a transformar en este otro y este otro, entonces podemos estudiar cómo cambian las galaxias al interior de estos cúmulos”.

Descubrimientos

Si se trata de descubrimientos, ambos tienen metas claras. En el caso de Douglas Geisler, de la Universidad de Concepción, está buscando el cúmulo más viejo de nuestra galaxia. “También queremos ver cómo era la composición química del cúmulo en su formación”.

En ese sentido, sus descubrimientos (como un cúmulo de estrellas de 12 mil millones de años) han sido publicados en dos press releases del observatorio Gemini.

Por su parte, Felipe Barrientos recuerda con orgullo que como parte de su tesis de doctorado buscó cúmulos de galaxias y encontró cómo las galaxias elípticas cambiaban. “Recién partían las observaciones del telescopio espacial, entonces nosotros utilizamos imágenes de cúmulos de galaxias a grandes distancias y pudimos establecer un trazo, es decir, pudimos afirmar que esta familia de galaxias se transforma en esta otra y así sucesivamente”.

Además, fueron los descubridores de un tipo de evolución bautizada como evolución pasiva, que son galaxias elípticas que tuvieron su episodio de formación hace mucho tiempo y que desde ese punto no hicieron mucho. “Ahí simplemente sus poblaciones estelares están muriendo”, explica.

“Eso lo encontramos a fines de los 90 y hasta ese momento nadie lo había encontrado. Recibimos un reconocimiento porque esa fue uno de los descubrimientos más importantes de ese año”, finaliza.

Por Daniela Abarca González // Foto: Gemini Observatory Image Release (11/10/2016)