Un equipo de investigadores dirigido por astrónomos del NOIRLab de NSF descubrió nuevas pruebas sorprendentes de una migración masiva de estrellas hacia la galaxia de Andrómeda. Los intrincados patrones en los movimientos de las estrellas revelan una historia de inmigración muy similar a la de la Vía Láctea. Los nuevos resultados se obtuvieron con el instrumento espectroscópico de energía oscura de DOE que se encuentra en el telescopio de 4 metros Nicholas U. Mayall, en el Observatorio Nacional Kitt Peak, Arizona, un programa de NOIRLab de NSF y AURA.

En el transcurso de miles de millones de años, las galaxias crecen y evolucionan formando nuevas estrellas y fusionándose con otras galaxias a través de eventos llamados de "inmigración galáctica". Los astrónomos intentan descubrir las historias de esta migración estudiando los movimientos de estrellas individuales a lo largo de una galaxia y en su halo extendido de gas, estrellas y materia oscura. Sin embargo, tal arqueología cósmica sólo ha sido posible en nuestra propia Galaxia, la Vía Láctea, hasta ahora.

Un equipo internacional de astrónomos descubrió evidencia nueva y sorprendente de una gran evento de inmigración galáctica en Andromeda, la galaxia vecina más cerca de la Vía Láctea. Los nuevos resultados fueron realizados por el with the DOE’s Instrumento Espectroscópico de Energía Oscura (DESI) ubicado en el Telescopio Nicholas U. Mayall de 4 metros del Observatorio Nacional de Kitt Peak, un Programa de NOIRLab de NSF.

Al medir los movimientos de casi 7.500 estrellas en el halo interior de la Galaxia de Andrómeda, también conocida como Messier 31 (M31), el equipo descubrió patrones reveladores en las posiciones y movimientos de las estrellas que indican que estas estrellas comenzaron sus vidas como parte de otra galaxia que se fusionó con M31 hace unos 2 mil millones de años atrás. Si bien tales patrones han sido predichos por la teoría durante mucho tiempo, nunca se vieron con tanta claridad en ninguna galaxia.

“Nuestras nuevas observaciones del gran vecino galáctico más cercano de la Vía Láctea, la galaxia de Andrómeda, revelan evidencia de un evento de inmigración galáctica con exquisito detalle", señaló Arjun Dey, astrónomo de NOIRLab de NSF y autor principal del artículo de la investigación. “Aunque el cielo nocturno parezca inmutable, el Universo es un lugar dinámico. Las galaxias como M31 y nuestra Vía Láctea se construyen a partir de los componentes básicos de muchas galaxias más pequeñas a lo largo de la historia cósmica”.

Por su parte, el astrofísico de la Universidad de Edimburgo y coautor del artículo científico Sergey Koposov dijo que “Nunca antes habíamos visto esto tan claramente en los movimientos de las estrellas, ni habíamos visto algunas de las estructuras que resultan de esta fusión. Nuestra imagen emergente es que la historia de la galaxia de Andrómeda es similar a la de nuestra propia galaxia, la Vía Láctea. Los halos internos de ambas galaxias están dominados por un solo evento de inmigración”.

Esta investigación arroja indicios no sólo sobre la historia de nuestros vecinos galácticos, sino también sobre la historia de nuestra propia galaxia. La mayoría de las estrellas en el halo de la Vía Láctea se formaron en otra galaxia y luego migraron a la nuestra en una fusión galáctica que ocurrió entre 8 y 10 mil millones de años atrás. Estudiar los vestigios de una fusión de galaxias similar, pero más reciente en M31, les da a los astrónomos una ventana a uno de los principales eventos en el pasado de la Vía Láctea.

Para rastrear la historia de la migración en M31, el equipo recurrió a DESI, un instrumento que se construyó para mapear decenas de millones de galaxias y cuásares en el Universo cercano con el objetivo de medir el efecto de la energía oscura en la expansión del Universo. Se trata del espectrógrafo de sondeo multiobjeto más potente del mundo capaz de medir los espectros de más de 100.000 galaxias por noche. Sin embargo, las capacidades de DESI también se pueden utilizar más cerca de casa, y el instrumento fue crucial para el estudio del equipo científico sobre M31.

“Esta investigación no podría haberse logrado en ninguna otra instalación en el mundo. La asombrosa eficiencia, el rendimiento y el campo de visión de DESI lo convierten en el mejor sistema del mundo para llevar a cabo un estudio de las estrellas en la galaxia de Andrómeda”, aseguró Dey. “En solo unas pocas horas de tiempo de observación, DESI pudo superar más de una década de espectroscopia con telescopios mucho más grandes”, precisó.

Si bien el Telescopio Mayall se construyó hace 50 años (obtuvo su primera luz en 1973), sigue siendo una instalación astronómica de clase mundial gracias a las actualizaciones continuas y a la instrumentación de última generación.

“Cincuenta años parece mucho tiempo e ingenuamente uno podría pensar que es la vida útil natural de una instalación, pero con la renovación y reutilización, un venerable telescopio como el Mayall puede continuar haciendo descubrimientos asombrosos a pesar de ser relativamente pequeño para los estándares actuales”, indicó dijo la coautora Joan R. Najita, también de NOIRLab.

La investigación se llevó a cabo en colaboración con dos estudiantes universitarios de la Universidad de Harvard, Gabriel Maxemin y Joshua Josephy-Zack, quienes se conectaron con el proyecto a través del Instituto Radcliffe de Estudios Avanzados. Najita fue Radcliffe Fellow desde 2021 a 2022.

Ahora el equipo planea usar las capacidades incomparables de DESI y del Telescopio Mayall para explorar más estrellas periféricas de M31, con el objetivo de revelar su estructura e historia de inmigración con un detalle sin precedentes.

“Es increíble que podamos mirar al cielo y leer miles de millones de años de la historia de otra galaxia tal como está escrito en los movimientos de sus estrellas: cada estrella cuenta parte de la historia”, dijo Najita. “Nuestras observaciones iniciales superaron nuestras expectativas más descabelladas y ahora esperamos realizar un estudio de todo el halo M31 con DESI. ¡Quién sabe qué nuevos descubrimientos aguardan!”, concluyó.