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Tecnología y ciencia
Las galaxias enanas ultra tenues que orbitan la Vía Láctea podrían ofrecer pistas sobre las condiciones del universo primitivo y la formación galáctica.
Las galaxias enanas ultra tenues, que son algunos de los sistemas galácticos más pequeños que orbitan la Vía Láctea, podrían contener información crucial sobre uno de los grandes enigmas de la cosmología. Investigadores del Oskar Klein Centre y la colaboración LYRA han empleado una nueva serie de simulaciones con una resolución sin precedentes para analizar cómo las condiciones del universo joven determinaron qué galaxias lograron crecer y cuáles nunca formaron estrellas.
El estudio, publicado en Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (MNRAS), fue dirigido por Azadeh Fattahi, profesora asociada en el Oskar Klein Centre (OKC), junto con colaboradores de la Universidad de Durham y la Universidad de Hawái. Fattahi destacó la magnitud del proyecto: “Presentamos una nueva suite de simulaciones cosmológicas centradas en las galaxias más tenues del universo, con una resolución inédita. Es, con diferencia, la muestra más grande de este tipo de galaxias simuladas a estas resoluciones.”
Las galaxias enanas son considerablemente más pequeñas que la Vía Láctea y se forman dentro de pequeños halos de materia oscura, tal como predicen los modelos cosmológicos estándar. Los ejemplares más tenues son extremadamente frágiles y se encuentran en el límite de lo que la ciencia actual comprende sobre la formación galáctica y la materia oscura.
“Las galaxias más pequeñas se denominan galaxias enanas ultra tenues, que poseen una masa un millón de veces menor que la Vía Láctea o incluso menos,” explicó Fattahi. “Debido a su tamaño diminuto, estas galaxias han sido muy difíciles de modelar y simular.”
Las nuevas simulaciones ofrecen una imagen mucho más clara y sistemática de cómo estas galaxias se formaron a lo largo de la historia cósmica.
Shaun Brown, quien lideró el estudio mientras trabajaba en OKC y la Universidad de Durham, comparó el crecimiento de estas galaxias con el desarrollo de las plantas y cultivos, que depende de las condiciones climáticas. “De la misma manera que el rendimiento de un cultivo en verano puede indicar indirectamente cómo fue el clima en primavera, las propiedades actuales de las galaxias enanas tenues pueden informarnos sobre las condiciones o ‘clima’ del universo en tiempos mucho más antiguos.”
Las simulaciones no solo reproducen estas galaxias tenues, sino que también sugieren que estos objetos cercanos pueden servir como ventanas para conocer el “clima” del universo en sus etapas más tempranas. El equipo evaluó cómo distintas hipótesis sobre las condiciones de radiación temprana afectaban la capacidad de los pequeños halos de materia oscura para formar estrellas.
“En el artículo estudiamos dos supuestos diferentes sobre las propiedades del universo cuando tenía menos de 500 millones de años, para entender su impacto en las características de estas pequeñas galaxias hoy, cuando el universo tiene 13 mil millones de años,” detalló Brown.
Los resultados indicaron un efecto notable en las galaxias más pequeñas. “Descubrimos que estas galaxias ultra tenues son muy sensibles a esos cambios, mientras que galaxias más masivas, como la Vía Láctea, no se ven afectadas. Para las galaxias más pequeñas, las condiciones tempranas pueden determinar si se convierten en galaxias visibles o permanecen como halos de materia oscura sin estrellas.”
Esta sensibilidad podría permitir a los científicos poner a prueba teorías sobre la física del universo temprano mediante observaciones futuras. Fattahi mencionó que pronto se dispondrá de datos del Observatorio Vera C. Rubin, que será capaz de detectar muchas más de estas galaxias enanas ultra tenues alrededor de la Vía Láctea.
Los astrónomos esperan que el Vera C. Rubin descubra casi todas las galaxias satélite de la Vía Láctea, y según el estudio, esos hallazgos podrían aportar información sobre las condiciones que existieron poco después del Big Bang. “Nuestro trabajo sugiere que estas próximas observaciones del universo local permitirán restringir cómo era el universo en su infancia, algo que actualmente no podemos acceder directamente con otras observaciones.”
Además, los resultados se relacionan con recientes descubrimientos del telescopio espacial James Webb (JWST), que ha detectado galaxias inesperadamente masivas y brillantes en el universo temprano. Fattahi señaló que “el resultado es especialmente relevante a la luz de los recientes hallazgos del JWST, que está encontrando muchas sorpresas, en particular galaxias masivas y brillantes en el universo temprano.”
Si las galaxias distantes desafían las teorías actuales sobre el cosmos primitivo, las galaxias enanas ultra tenues cercanas podrían ofrecer una vía alternativa para investigar lo ocurrido en esa época.
El estudio de galaxias tan tenues requirió un enorme poder computacional. “Ejecutar estas simulaciones es un desafío y consume mucho tiempo y recursos computacionales,” comentó Fattahi.
En total, las simulaciones demandaron más de seis meses de procesamiento y generaron aproximadamente 300 terabytes de datos, lo que implicó la actualización y mejora de muchos algoritmos diseñados para manejar volúmenes menores de información.
La mayoría del trabajo se realizó en COSMA 8, un superordenador dedicado a la investigación basada en simulaciones, alojado en el Instituto de Cosmología Computacional de la Universidad de Durham, en representación de la instalación británica DiRAC High Performance Computing Facility.
El equipo de Fattahi planea utilizar esta suite de simulaciones para abordar preguntas aún sin respuesta sobre la formación de galaxias y estructuras, como la ubicación de la primera generación de estrellas en el universo y qué pueden revelar las galaxias enanas ultra tenues sobre la naturaleza de la materia oscura.
Referencia: “LYRA ultra-faints: the emergence of faint dwarf galaxies in the presence of an early Lyman–Werner background” por Shaun T Brown, Azadeh Fattahi, Thales A Gutcke, Sylvia Ploeckinger, Joaquin Sureda, Sownak Bose, Jessica E Doppel, Rüdiger Pakmor y Adrian Jenkins, 24 de abril de 2026, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. DOI: 10.1093/mnras/stag439
