NGC1277, una reliquia del comienzo del Universo

Imagen compuesta de observaciones con el telescopio espacial Hubble
con varios filtros de NGC1277. Los "puntitos" marcados, así como otros
no son estrellas, sino cúmulos globulares con cientos de miles de ellas.
Crédito: Beasley et al. 2018 (Nature).

Cuando hablamos de formación galáctica solemos decir que las galaxias más masivas se forman gracias a la fusión de galaxias enanas (modelo jerárquico). Sin embargo, como casi todo en esta vida, la verdad última (si es que la conocemos) es un poco más compleja. Por lo general, nubes de gas y polvo colapsan para formar estructuras estelares allí donde la materia oscura es más densa, dando lugar a las primeras galaxias enanas que acabarán fusionando para formar las estructuras que hoy día vemos. Sin embargo, sabemos que la formación estelar era mucho más violenta en el pasado (cuando el Universo apenas tenía 2 mil millones de años, ver mi artículo sobre downsizing). Y claro, si formo muchísimas estrellas puede que, en lugar de formar una galaxia enana, forme una galaxia masiva, ¿verdad?

Hoy día pensamos que las galaxias elípticas más masivas (del orden de 10 veces más masivas que nuestra Vía Láctea) se formaron así. Al principio un buen montón de gas y polvo colapsa y empieza un brote de formación estelar bestial. El resultado de esta primera etapa se observa en el Universo lejano (recordad que en Astronomía mirar objetos lejanos supone mirar atrás en el tiempo), se les ha denominado "pepitas rojas" (red nuggets) y son objetos masivos, compactos, y sin formación estelar actual (ya que este brote dura poco tiempo). A continuación, se empieza a acretar material y otras galaxias enanas para así formar un halo alrededor de estos sistemas que poco a poco van "creciendo". Desde hace años los astrónomos han estado buscando estos "red nuggets" también en el Universo Local, cerca de nosotros, como "reliquias" galácticas que han evitado esta segunda fase de crecimiento mediante fusiones con otros sistemas.

Pues bien, NGC1277 era el candidato perfecto. Una galaxia elíptica, masiva, roja, sin formación estelar reciente, compacta, con estrellas viejas y en nuestra vecindad, a tan sólo 225 millones de años-luz. Pero claro, ¿cómo podemos comprobar si efectivamente NGC1277 es una galaxia que no ha cambiado desde su formación? La clave la tenéis en un artículo que escribí también hace un tiempo sobre los cúmulos globulares de nuestra Galaxia, la Vía Láctea (ver artículo aquí). Los cúmulos globulares que se forman durante la primera fase anteriormente descrita (formación estelar violenta) son rojos (viejos y con una composición química rica en metales), mientras que aquellos formados en galaxias enanas y que son acretados son azules (jóvenes y menos metálicos). La ausencia de cúmulos globulares azules en NGC1277 sería la confirmación que haría de ésta, una galaxia "intacta" desde el (casi) comienzo del Universo.

Un grupo de astrofísicos liderados por investigadores del IAC han hecho exactamente esto. Han estudiado datos super-profundos y de gran calidad tomados con el telescopio espacial Hubble y han visto que, efectivamente, NGC1277 no tiene apenas cúmulos globulares azules a su alrededor. No sólo eso. Este grupo de científicos han sido capaces de afirmar que al menos el 90% de toda la masa de esta galaxia se formó hace miles de millones de años, y sólo el 10% (o menos) ha provenido de fuera. Su posición en un cúmulo de galaxias ha permitido que todo el material haya sido inyectado a otras galaxias, dejando a NGC1277 como era hace más de 10 mil millones de años. Este estudio ha resultado clave para corroborar que, efectivamente, las galaxias más masivas se forman siguiendo esta doble fase, collapso y fusión.

Caracterización de los cúmulos globulares alrededor de NGC1277 y su compañera, NGC1278. A la izquierda vemos la distribución de los cúmulos rojos (fase I, collapso+formación estelar violenta al principio del Universo). Vemos fácilmente como éstos se agrupan alrededor de NGC1277 y NGC1278. En el centro vemos la distribución de cúmulos azules (fase II, acretados posteriormente), éstos no se agrupan alrededor de NGC1277. A la derecha vemos los histogramas de color de NGC1277 (amarillo, mostrando sólo cúmulos rojos, a la derecha) y de galaxias del cúmulo de Virgo (verde, mostrando ambos picos, uno al azul, izquierda y otro al rojo, derecha).

Para más información:

1- "A single population of red globular clusters around the massive compact galaxy NGC 1277", 2018, Beasley, M; Trujillo, I et al. Nature, Vol. 555, Número 7697, 483-4865.