Astrónomos desconcertados por el descubrimiento accidental de una galaxia sin estrellas

¿Qué define una galaxia? En general, para los astrónomos, las galaxias son estructuras formadas por estrellas, polvo, gas, materia oscura y un agujero negro supermasivo en el centro. Cómo se forman estas estructuras es quizá una de las grandes cuestiones abiertas de la astronomía.

Esta pregunta tiene incluso su propia versión: ¿qué fue primero, el huevo o la gallina? La versión astronómica es: ¿qué fue primero, el agujero negro supermasivo o la materia oscura? Esta es una pregunta que el telescopio JWST tiene como misión principal responder y ya lleva mostrando resultados desde 2022.

Los astrónomos han encontrado una galaxia que no tiene estrellas, sólo gas. Este tipo de galaxia se denomina galaxia primordial. Se espera que algunas de las primeras galaxias del universo se convirtieran en una nube de gas sin estrellas en formación. El descubrimiento puede dar alguna pista sobre cómo se formaron y cómo evolucionaron.

Repasando conceptos básicos sobre las galaxias

La definición de galaxia suele ser la de un sistema formado por estrellas, gas, polvo y materia oscura. Ahora se sabe que la mayoría de las galaxias tienen un agujero negro supermasivo en su centro. Los agujeros negros supermasivos se han convertido en un componente importante de la definición de galaxia.

En el universo existen varios tipos de galaxias que varían en tamaño, forma y masa. Las más conocidas son las espirales y las elípticas. Las galaxias espirales tienen brazos que se enroscan como una espiral: nuestra Vía Láctea es un ejemplo. Las elípticas, en cambio, parecen nubes gigantes con una forma que recuerda a un elipsoide.

¿Cómo se forman las galaxias?

Miremos hacia donde miremos, vemos galaxias. Cuanto más lejos miremos, más atrás en el universo podremos ver, ya que ese es el tiempo que tardó la luz emitida en llegar hasta nosotros. Hoy es posible observar hasta cuando el universo tenía unos cientos de millones de años con el James Webb.

Curiosamente, en esos momentos, hace cientos de millones de años, es cuando se cree que comenzaron a formarse las primeras galaxias. Una de las principales misiones del telescopio JWST era observar la formación de estas primeras galaxias y responder a preguntas sobre: ¿cómo tiene lugar el proceso de formación?

Existen diferentes hipótesis sobre cómo se forma una galaxia. Una es que un agujero negro supermasivo en un halo de materia oscura atrajo estrellas. Otra es que el halo de materia oscura atrajo a las estrellas y también al agujero negro supermasivo que fue empujado hacia el centro. Sigue siendo una pregunta sin respuesta.

Así evolucionan

Aunque no sabemos exactamente cómo se produjo la formación, sí tenemos observaciones de cómo evolucionaron estas galaxias a lo largo del tiempo. Incluso es posible saber que para un corrimiento al rojo (redshift) cercano a 2, se produjo un pico de formación estelar en las galaxias. Y las observaciones a desplazamientos al rojo más bajos muestran algunas estructuras.

En general, en estos casos se dan dos tipos. Uno es cuando la galaxia deja de formar estrellas y se convierte en una galaxia tenue. Otro es cuando las interacciones gravitatorias, como las colisiones, alteran la estructura de la galaxia en su evolución. Un tercer tipo sería una galaxia que ha dejado de formar estrellas y ya no tiene ninguna.

La galaxia sin estrellas: J0613+52

La búsqueda de estas galaxias sin estrellas, denominadas galaxias oscuras, lleva años en marcha. En los últimos años se han encontrado galaxias con pocas estrellas, pero ninguna encaja en la clasificación de una verdadera galaxia oscura. Por accidente, el telescopio de Green Bank observó la primera galaxia oscura.

El accidente se produjo porque el telescopio de Green Bank estaba observando una región famosa por no tener estructuras de interés. Sin embargo, fue posible encontrar señales en los datos recibidos: en esa región existía una estructura. La señal era que había una gran cantidad de hidrógeno neutro.

Y lo más sorprendente es que, aparentemente, no hay otras galaxias en los alrededores, lo que indica que J0613+52 lleva mucho tiempo aislada. Esto sería otro indicio de que, en realidad, estamos observando una galaxia oscura sin estrellas.

¿Qué supone esto para la astronomía?

La galaxia J0613+52 indica un tercer tipo de destino que pueden tener las galaxias durante la evolución del universo. En este caso, podría tratarse de una galaxia muy antigua que ha dejado de formar estrellas y el gas que observamos es el llamado gas primordial.

Comprender los destinos que puede tener una galaxia es fundamental para entender cómo evolucionan las galaxias desde su formación. Y tal vez responder a preguntas sobre su propia formación.