Las galaxias acompasan su rotación con el movimiento de las vecinas

La mayoría de las galaxias rotan: sus miles de millones de estrellas orbitan alrededor del núcleo de la galaxia. La rotación y su dirección resultan evidentes en las galaxias espirales, gracias a sus brazos bien visibles, pero incluso las galaxias de forma irregular como la Gran Nube de Magallanes, o las galaxias elípticas y lenticulares, con apenas rasgos distintivos, muestran señales de rotación cuando se observan con espectrógrafos de campo integral, como el instrumento PMAS del telescopio de 3,5 metros de Calar Alto.

Además, las galaxias raramente se observan aisladas en el universo, y suelen hallarse rodeadas por varias compañeras. Estas pueden ser satélites -pequeñas galaxias orbitando cerca (como las Nubes de Magallanes alrededor de nuestra Vía Láctea)- o mayores. Estas galaxias vecinas pueden interactuar o incluso fusionarse con la galaxia central, afectando a su forma y cinemática.

En principio, las compañeras distantes, situadas a millones de años luz, deberían mostrar poca influencia sobre la forma y la rotación de la galaxia central, pero un estudio reciente indica que el sentido de rotación de una galaxia dada depende, efectivamente, del movimiento medio de sus vecinas, incluidas las situadas a largas distancias.

El origen del movimiento de las galaxias

Los atlas de espectroscopía integral de galaxias como CALIFA, llevado a cabo en el observatorio hispano-alemán de Calar Alto (Almería), registran los movimientos de las estrellas en las galaxias para determinar sus direcciones e intensidades de rotación. Pero, ¿esta rotación omnipresente constituye una herencia de la etapa de formación de la galaxia o puede verse influida por sus vecinas?

Usando datos del sondeo CALIFA/PyCASSO y de otros grandes rastreos espectroscópicos, un equipo de astrónomos ha calculado el momento angular, que determina la dirección y la intensidad de la rotación de cualquier galaxia, para 445 galaxias. A continuación, buscaron galaxias compañeras dentro del atlas NASA-Sloan (NSA) en una amplia región alrededor de cada galaxia de la muestra de CALIFA.

Tras un cuidadoso análisis hallaron que la dirección de rotación de las galaxias era coherente con la media de las velocidades de sus compañeras. Y que, sorprendentemente, compañeras alejadas hasta 2,6 millones de años luz (la distancia entre la Vía Láctea y la galaxia de Andrómeda), parecen influir en la rotación de las galaxias.

«La coherencia dinámica hasta millones de años luz nos sorprendió, porque tales distancias son evidentemente demasiado grandes para que galaxias vecinas puedan interactuar directamente», apunta Joon Hyeop Lee, primer autor del estudio, del instituto KASI en Daejeon, Corea. «Sin embargo, ya que la evidencia observacional da soporte a un origen por interacción de la coherencia dinámica, no podemos hacer otra cosa que pensar que es el vestigio de interacciones anteriores».

El efecto es más fuerte para galaxias relativamente ‘ligeras’ con compañeras más masivas. Y, mientras que resulta significante en las regiones externas de la galaxia, la rotación de la parte interna de la galaxia central parece menos sensible a las vecinas. Estos dos resultados dan soporte a un origen por interacción de la coherencia dinámica, porque las galaxias ligeras y, particularmente, sus zonas externas pueden ser influidas con más facilidad por perturbaciones externas.

Además, este último resultado es consistente con un escenario de formación de dentro afuera para las galaxias masivas, que muestran un potencial gravitacional profundo en sus partes internas, formadas primero, mientras que las partes externas se van ensamblando progresivamente y padecen los efectos de galaxias (en su mayoría, antiguos satélites) interactuando o incluso fusionando.

Considerando una velocidad típica de 180 kilómetros por segundo para las galaxias vecinas, una compañera situada a 2,6 millones de años luz puede haber pasado cerca de la galaxia diana hace cuatro mil millones de años para una interacción efímera. «Es posible que las galaxias conserven «recuerdos» de interacciones ocurridas hace miles de millones de años, solamente si estas galaxias no han experimentado otra perturbación mayor desde la interacción, lo que puede ser posible para algunas galaxias situadas en entornos de baja densidad», concluye Joon Hyeop Lee.