Los astrofísicos utilizan la ‘arqueología espacial’ para rastrear la historia de la galaxia espiral

Hace unos miles de millones de años, una joven galaxia espiral comenzó a crecer en una zona muy poblada del universo. Atrajo gas y pequeñas galaxias compañeras, construyendo lentamente la brillante región central y los amplios brazos espirales que vemos hoy.

En un nuevo estudio publicado en marzo de 2026, mis colegas y yo utilizamos las huellas dactilares químicas de la galaxia para reconstruir en detalle la historia de su vida.

Los astrónomos quieren saber cómo surgieron las galaxias espirales como nuestra Vía Láctea, porque estas galaxias pueden darnos pistas sobre cómo los elementos de los que dependemos, como el oxígeno, se crearon y se extendieron por el espacio a lo largo del tiempo.

Arqueología espacial

Así como los arqueólogos a veces usan pedazos de tierra para retroceder el tiempo y estudiar la historia natural de la Tierra, nosotros usamos datos sobre la composición química de la galaxia de diferentes períodos de tiempo, junto con modelos sofisticados de la evolución de las galaxias. En conjunto, los datos nos ayudaron a reconstruir cómo se formó y creció durante 12 mil millones de años.

La galaxia, llamada NGC 1365, se encuentra relativamente cerca, cósmicamente hablando, y está inclinada de modo que vemos su disco espiral hacia arriba. Utilizando el Telescopio du Pont en el Observatorio Las Campanas en Chile, mapeamos el oxígeno en miles de nubes de gas de formación estelar.

Luego buscamos simulaciones de alrededor de 20.000 galaxias modelo y encontramos una que coincidía estrechamente con NGC 1365. Observamos una serie de factores al comparar las simulaciones, incluida la abundancia de elementos pesados, incluido el oxígeno. Usamos el modelo para rebobinar la historia de la galaxia y predecir cómo probablemente creció con el tiempo y se fusionó con otras galaxias.

Las galaxias se forman cuando la gravedad y la materia oscura atraen material hacia su centro. En busca de elementos pesados

Los elementos pesados ​​se forjan en las estrellas y se liberan en poderosas explosiones de supernova dentro de las galaxias. Con el tiempo, este proceso crea un registro rastreable que los científicos pueden buscar en el gas, de la misma manera que los arqueólogos buscan ciertos elementos clave en las capas del suelo.

Las investigaciones han demostrado que el centro de una galaxia suele ser más rico en elementos pesados, mientras que las regiones exteriores tienen menos. Ese patrón contiene pistas sobre cuándo se formaron las estrellas, cómo entraba y salía el gas y con qué frecuencia las galaxias colisionaban y se fusionaban con otras.

Para la galaxia NGC 1365, descubrimos que su región central probablemente se formó temprano en su vida y rápidamente se volvió rica en oxígeno. Su disco exterior, sin embargo, creció más lentamente. Durante miles de millones de años, la galaxia probablemente chocó con galaxias enanas más pequeñas, atrayendo gas fresco y estrellas y ayudando a construir los brazos espirales exteriores. Gran parte del gas que ahora se encuentra en los bordes de los brazos espirales probablemente llegó relativamente tarde a la vida de la galaxia.

Nuestro trabajo es uno de los primeros en utilizar una técnica tan detallada de “arqueología química” fuera de nuestra propia galaxia, la Vía Láctea. Al vincular nuevas observaciones de resolución superfina directamente con simulaciones de última generación, hemos abierto una nueva forma de estudiar cómo se ensamblaron las galaxias distantes a lo largo del tiempo cósmico.

Preguntas sin respuesta

Podemos reconstruir la historia de NGC 1365 utilizando nuestras simulaciones y datos de observación. Pero algunos detalles siguen siendo inciertos. Diferentes combinaciones de corrientes de gas y fusiones a veces pueden dejar patrones químicos similares. Tampoco sabemos todavía si la historia de vida de NGC 1365 es típica de las grandes galaxias espirales o es inusual en formas que aún no nos quedan claras.

Algunas cosas clave que todavía tenemos que descubrir incluyen: ¿La mayoría de las galaxias espirales construyen sus centros temprano y sus discos externos lentamente, como parece haber hecho NGC 1365? ¿En qué medida contribuyen al crecimiento de las galaxias las fusiones de galaxias frente a las entradas de gas? Y, quizás lo más interesante, ¿cómo se compara la historia de NGC 1365 con la historia de nuestra propia Vía Láctea?