Columna de Astronomía | Aún no conocemos la historia completa de la evolución de galaxias

Hoy tenemos una muy buena idea de la forma general de nuestra galaxia y su lugar en relación a las otras en el universo. Por supuesto siempre habrá espacio para entender otros aspectos. Algunos de ellos son los procesos por los cuales ha pasado y que la han llevado a su forma actual, que no están del todo claros.

Una de las principales dificultades reside en que las galaxias han evolucionado a través de una gran fracción de la edad del universo (aproximadamente 14 mil millones de años). Las estrellas que las forman tienen un muy amplio rango de edades, algunas de ellas como las más masivas pueden vivir solo algunos millones de años, en cambio las estrellas como el Sol pueden llegar fácilmente a los diez mil millones de años. En astronomía estos procesos son tan largos que no es posible ver cambios a lo largo de una vida humana e, incluso más, a través de la edad de toda nuestra civilización. Las estrellas constituyen sólo una parte de la composición de las galaxias, siendo las otras gas, polvo y materia oscura. Y cada una de ellas presenta su propia complejidad para entenderlas.

La evolución de las galaxias se estudia principalmente a través de la comparación de diferentes poblaciones en las diferentes épocas del universo. La luz emitida por una galaxia distante demora tanto en llegar a nosotros que en realidad estamos viendo cómo era esa galaxia hace miles de millones de años. La dificultad de esta metodología es que no es posible seguir los cambios en galaxias individuales, sino que debemos estudiar poblaciones de ellas y ver los cambios únicamente en forma estadística.

La herramienta más poderosa para estudiar los cambios en las galaxias es la confección de verdaderos censos, en los que se incluya la edad específica del universo correspondiente a cada galaxia individual que estamos observando. Esto es posible, pero es extremadamente laborioso incluso con los telescopios más poderosos. Sin embargo, la capacidad de hacer estos censos mejorará con los nuevos instrumentos en construcción que poblarán los telescopios del norte de Chile y otros observatorios, pero aún así será extremadamente desafiante. Un par de ejemplos notables son los de 4MOST y MOONS.

Una forma de "abaratar" los costos es estudiar poblaciones de galaxias bien acotadas. De esta forma se pueden obtener resultados confiables en una escala de tiempo razonable. El problema, sin embargo, es que solo podemos obtener conclusiones sobre ese tipo de galaxias. Uno de estos ejemplos es la población de galaxias elípticas que dominan los centros de los cúmulos de galaxias. Estos cúmulos son relativamente fáciles de encontrar, incluso a grandes distancias. Si se identifica uno, entonces tenemos todo un conjunto de galaxias que podemos estudiar. Siguiendo lo cúmulos a través de la edad del universo, y suponiendo que las galaxias y los cúmulos sobreviven por un largo tiempo, podemos estudiar los cambios de esta masiva familia de galaxias.

Es así como sabemos hoy en día que estas galaxias terminaron con su formación relativamente temprano en la edad del universo, que a partir de ese entonces sus poblaciones estelares sólo han ido envejeciendo, y sin formar un número considerable de estrellas nuevas.

La próxima generación de instrumentos y telescopios nos permitirá realizar censos similares a aquellos realizados en el universo cercano, pero en una época cuando el cosmos tenía menos de la mitad de edad actual. Asimismo, telescopios como el nuevo telescopio espacial (JWST) y los gigantes E-ELT y GMT, nos permitirá estudiar las galaxias cuando el universo tenía sólo un 3% de su edad actual.