Revelan detalles de la evolución de las galaxias que se “zambullen” en cúmulos

A partir de simulaciones computacionales, un estudio encabezado por investigadores/as del CONICET en el Instituto de Astronomía Teórica y Experimental (IATE, CONICET-UNC) reveló los efectos que sufren las galaxias que ingresan a un cúmulo y luego salen de él, un fenómeno difícil de estudiar por métodos observacionales. El artículo, publicado en la revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (MNRAS), hace una novedosa contribución al conocimiento sobre la evolución de las propiedades de las galaxias a lo largo de su vida.

Las galaxias tienden a agruparse y a conformar sistemas que pueden tener desde unos pocos a cientos de miembros. Los sistemas más numerosos y densos, denominados cúmulos, pueden albergar decenas o cientos de galaxias unidas por la gravedad.

Los cúmulos pueden modificar a las galaxias que los habitan, por ejemplo, deteniendo su proceso de formación de estrellas. Esto ocurre cuando la presión del gas extremadamente caliente del cúmulo barre el gas propio de las galaxias, que es el material con el que forman sus estrellas. Además, los tirones gravitacionales que producen sobre las galaxias que pasan cerca de sus zonas centrales pueden generar cambios en su forma, la pérdida de parte de sus estrellas o, en casos extremos, su destrucción completa.

Hay algunas galaxias que, debido a su velocidad y localización, son atraídas por un cúmulo, ingresan a él y luego lo abandonan, quedando cerca. En inglés, estas galaxias se conocen como backsplash, un término que remite al fenómeno de ‘salpicado’ que se produce en torno al cúmulo.

Este tipo de galaxias han sido muy estudiadas en los últimos años por equipos de todo el mundo. Sin embargo, todavía se intenta determinar qué consecuencias tiene el pasaje por el cúmulo en su evolución. “Nuestro principal objetivo fue estudiar la primera experiencia que tiene una galaxia al ingresar a un cúmulo. De esta manera, poder separar los cambios que sufre antes y los efectos del cúmulo en ese paso por su interior”, explica Valeria Coenda, investigadora del CONICET en el IATE y una de las autoras del trabajo.

Para estudiar estas particulares galaxias backsplash, el grupo utilizó simulaciones computacionales. “La ventaja de trabajar con simulaciones es que nos dan la película completa, a diferencia de la foto de la situación actual de la galaxia que se obtiene por métodos observacionales. Al simular poblaciones de galaxias, es posible saber exactamente dónde y cómo se forman, qué trayectorias siguen, cómo se modifican las propiedades durante su evolución hasta el presente. Sin embargo, aparecen otros inconvenientes: las simulaciones se basan en modelos con supuestos que no necesariamente son así en la realidad. En astronomía, hay un equilibrio constante entre utilizar simulaciones para predecir fenómenos o efectos sobre las galaxias y luego, con las observaciones, confirmar las predicciones y ajustar los modelos”, señala Andrés Ruiz, investigador del CONICET en el IATE y primer autor del artículo publicado en MNRAS.

Para llevar a cabo estos análisis computacionales, obtuvieron una muestra de 34 cúmulos aislados que no tuvieran otros sistemas cercanos. Además, aprovechando que en las simulaciones se pueden conocer los detalles de la trayectoria de las galaxias, eligieron aquellas que estuvieran fuera de los cúmulos pero que previamente hubieran ingresado y salido de ellos. Con estos criterios, seleccionaron más de 5 mil galaxias, las dividieron en categorías y así obtuvieron más información sobre su evolución.

Cuando se estudian los estadíos de evolución de las galaxias, una característica fundamental es si están formando estrellas o no. Las galaxias con mucho gas disponible forman estrellas; mientras que aquellas que pierden gas, dejan de hacerlo y se vuelven ‘pasivas’. “Basándonos en trabajos anteriores, clasificamos las galaxias que ingresaron y salieron del cúmulo según si estaban o no formando estrellas, y consideramos también cómo iba variando esto durante su pasaje por el cúmulo”, comenta Ruiz.

A partir del detallado estudio determinaron que la mayoría de estas galaxias que se zambullen en el cúmulo sin atravesar su región central y luego salen, continúan formando estrellas. Por lo tanto, su evolución no se ve afectada de manera importante por ese pasaje. Las galaxias que se volvieron pasivas antes de abandonar el cúmulo, en cambio, habían llegado a regiones más centrales del cúmulo y, por lo tanto, sufrieron más interacciones que afectan su evolución. Sólo una pequeña fracción dejan de formar estrellas mientras están dentro del cúmulo. Por otro lado, aquellas que ya eran pasivas antes de ingresar al cúmulo, generalmente por ser muy masivas, no se ven afectadas por este pasaje.

“El resultado global del trabajo es que, a pesar de que los cúmulos son de los ambientes más extremos donde puede estar una galaxia, una sola pasada por estas estructuras no va a producir grandes efectos en la gran mayoría de ellas. El factor fundamental es qué tan cerca del centro del cúmulo pasen. Eso es lo que más las altera”, resume el investigador del CONICET Héctor Martínez. A lo que Coenda agrega: “Sin embargo, mucho tiempo después de haber salido del cúmulo seguirán sintiendo su efecto”.

“Los entornos de los cúmulos son ambientes interesantes porque allí se encuentran objetos con historias muy diversas. En este trabajo, mediante simulaciones, pudimos explicar detalles de estas galaxias que ingresan y salen de los cúmulos. Esto nos da información sobre una población de galaxias que no podemos identificar fácilmente en observaciones”, concluye Hernán Muriel, investigador del Consejo y otro de los autores del artículo.