Un equipo internacional dirigido por la Universidad de Oxford ha identificado una de las estructuras rotatorias más grandes jamás descritas: una delgada hilera de galaxias incrustada en un gigantesco filamento cósmico giratorio, a 140 millones de años luz de distancia.
Los hallazgos, publicados en Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, podrían ofrecer información valiosa sobre cómo se formaron las galaxias en el universo primitivo.
Los filamentos cósmicos son las estructuras más grandes conocidas en el universo: vastas formaciones filiformes de galaxias y materia oscura que forman un andamiaje cósmico. También actúan como «autopistas» por las que la materia y el momento fluyen hacia las galaxias.
Los filamentos cercanos que contienen muchas galaxias girando en la misma dirección, y donde toda la estructura parece estar girando, son sistemas ideales para explorar cómo las galaxias adquirieron el giro y el gas que tienen hoy. También pueden proporcionar una manera de comprobar las teorías sobre cómo la rotación cósmica se acumula a lo largo de decenas de millones de años luz.
Descubrimiento del filamento giratorio
En el nuevo estudio, los investigadores encontraron 14 galaxias cercanas ricas en gas hidrógeno, dispuestas en una delgada línea alargada de unos 5,5 millones de años luz de largo y 117.000 años luz de ancho. Esta estructura se encuentra dentro de un filamento cósmico mucho más grande que contiene más de 280 galaxias, con una longitud aproximada de 50 millones de años luz.
Sorprendentemente, muchas de estas galaxias parecen girar en la misma dirección que el propio filamento, mucho más que si el patrón de giro de las galaxias fuera aleatorio. Esto desafía los modelos actuales y sugiere que las estructuras cósmicas podrían influir en la rotación de las galaxias con mayor intensidad o durante más tiempo de lo que se creía.
Los investigadores descubrieron que las galaxias a ambos lados de la columna vertebral del filamento se mueven en direcciones opuestas, lo que sugiere que toda la estructura está girando. Utilizando modelos de dinámica de filamentos, infirieron una velocidad de rotación de 110 km/s y estimaron el radio de la densa región central del filamento en aproximadamente 50 kiloparsecs (unos 163.000 años luz).
La Dra. Lyla Jung (Departamento de Física de la Universidad de Oxford), coautora principal, afirmó: «Lo que hace excepcional a esta estructura no es solo su tamaño, sino también la combinación de alineación de espín y movimiento de rotación. Se puede comparar con la atracción de tazas de té de un parque temático. Cada galaxia es como una taza de té giratoria, pero toda la plataforma —el filamento cósmico— también gira. Este movimiento dual nos brinda una perspectiva excepcional de cómo las galaxias obtienen su giro de las estructuras más grandes en las que viven».
Implicaciones para la formación y evolución de galaxias
El filamento parece ser una estructura joven y relativamente inalterada. Su gran número de galaxias ricas en gas y su bajo movimiento interno —un estado denominado «dinámicamente frío»— sugieren que aún se encuentra en una etapa temprana de desarrollo. Dado que el hidrógeno es la materia prima para la formación estelar, las galaxias que contienen mucho gas hidrógeno acumulan o retienen activamente combustible para formar estrellas. Por lo tanto, el estudio de estas galaxias puede ofrecer una perspectiva de las etapas iniciales o actuales de la evolución galáctica.
Las galaxias ricas en hidrógeno también son excelentes trazadores del flujo de gas a lo largo de los filamentos cósmicos. Dado que el hidrógeno atómico se altera con mayor facilidad por el movimiento, su presencia ayuda a revelar cómo se canaliza el gas a través de los filamentos hacia las galaxias, lo que ofrece pistas sobre cómo el momento angular fluye a través de la red cósmica e influye en la morfología, el giro y la formación estelar de las galaxias.
El descubrimiento también podría orientar los esfuerzos futuros para modelar las alineaciones intrínsecas de las galaxias, un posible contaminante en los próximos estudios cosmológicos de lentes débiles con la misión Euclid de la Agencia Espacial Europea y el Observatorio Vera C. Rubin en Chile.
La coautora principal, la Dra. Madalina Tudorache (Instituto de Astronomía, Universidad de Cambridge / Departamento de Física, Universidad de Oxford), añadió: «Este filamento constituye un registro fósil de flujos cósmicos. Nos ayuda a reconstruir cómo las galaxias adquieren su rotación y crecen con el tiempo».
Detalles de las observaciones y la colaboración
El equipo internacional utilizó datos del radiotelescopio MeerKAT de Sudáfrica, uno de los telescopios más potentes del mundo, compuesto por un conjunto de 64 antenas parabólicas interconectadas.
Este filamento giratorio se descubrió mediante un estudio profundo del cielo llamado MIGHTEE, dirigido por el profesor de Astrofísica Matt Jarvis (Departamento de Física de la Universidad de Oxford).
Esto se combinó con observaciones ópticas del Instrumento Espectroscópico de Energía Oscura (DESI) y el Sloan Digital Sky Survey (SDSS) para revelar un filamento cósmico que exhibe tanto una alineación coherente del giro de la galaxia como una rotación masiva.
El profesor Jarvis afirmó: «Esto demuestra el poder de combinar datos de diferentes observatorios para obtener una mayor comprensión de cómo se forman las grandes estructuras y galaxias en el universo».
En el estudio también participaron investigadores de la Universidad de Cambridge, la Universidad del Cabo Occidental, la Universidad de Rhodes, el Observatorio Sudafricano de Radioastronomía, la Universidad de Hertfordshire, la Universidad de Bristol, la Universidad de Edimburgo y la Universidad de Ciudad del Cabo.
Con información de MNRAS
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