Herramientas para observar la evolución de las fusiones galácticas
Las galaxias son las mayores estructuras ligadas por la gravedad del Universo: enormes sistemas que pueden albergar hasta cientos de miles de millones de estrellas, junto con vastas nubes de gas y polvo y, probablemente, una cantidad aún mayor de materia oscura. Las galaxias muestran grandes diferencias en tamaño, forma, población de estrellas y estructura interna. «La pregunta de por qué las galaxias tienen el aspecto que presentan hoy surge de forma natural», explica Ivana Ebrova, investigadora del proyecto GalaxyMergers(se abrirá en una nueva ventana) en el Instituto de Física de la Academia Checa de Ciencias(se abrirá en una nueva ventana). «La evolución de las galaxias se ha desarrollado durante la mayor parte de la historia del Universo. Comprender las galaxias actuales exige, por tanto, conocer su historia y la del Universo en su conjunto».
Comprender el proceso de fusión de las galaxias
Ebrova, beneficiaria de una beca de investigación individual de las acciones Marie Skłodowska-Curie(se abrirá en una nueva ventana), se propuso comprender mejor el proceso de fusión de galaxias como elemento fundamental de la evolución cósmica. La fusión de galaxias es un proceso lento que se desarrolla a lo largo de millones de años. La información sobre su historia debe, por tanto, reconstruirse de forma indirecta a partir de las observaciones actuales. «Por suerte, una proporción importante de galaxias elípticas y lenticulares (con forma de lente) presenta un tipo singular de estructura fina conocida como “caparazones estelares”», agrega Ebrova. «Estas estructuras se forman durante la fusión y permiten fechar el último episodio importante que ha experimentado la galaxia».
Detección, medición y modelización de galaxias de caparazón
En el proyecto GalaxyMergers, Ebrova empleó métodos ya existentes para extraer este tipo de información de galaxias individuales. «El objetivo del proyecto era aplicar estos métodos a muestras mucho más amplias», explica la investigadora. «Para ello, concebimos nuevas herramientas que permiten identificar y analizar galaxias con caparazones estelares en imágenes de grandes sondeos del cielo, de modo que sea posible estimar automáticamente la fecha de las fusiones». El equipo del proyecto desarrolló herramientas de visualización para inspeccionar de forma rápida galaxias gracias a la generación de imágenes compuestas a distintas escalas. Ello facilita la identificación de caparazones estelares en regiones internas y externas de las galaxias. Asimismo, se creó un algoritmo para modelizar la evolución de estas estructuras, que se validó con galaxias con caparazones estelares generadas en simulaciones cosmológicas. Estas herramientas, destinadas a la detección y medición de caparazones estelares, la determinación del potencial gravitatorio de la galaxia anfitriona y la modelización de su evolución—están disponibles de forma gratuita(se abrirá en una nueva ventana) como software libre y de código abierto.
Las galaxias de caparazón como puntos de referencia
El proyecto GalaxyMergers ha contribuido a convertir las galaxias de caparazón de simples curiosidades en herramientas útiles de análisis. Los datos de cientos de estas galaxias ya están disponibles en estudios existentes, y es probable que esta cifra ascienda a miles con la puesta en marcha del proyecto LSST (Large Survey of Space and Time) del Observatorio Vera C. Rubin. «Antes del proyecto, los científicos utilizaban diferentes herramientas específicas, que exigían una considerable intervención manual y gestión de datos», comenta Ebrova. «Nuestra cadena integrada de herramientas permite un flujo de trabajo rápido y eficiente. Esta automatización será fundamental para procesar los enormes volúmenes de datos que pronto generará el LSST». El equipo del proyecto también ha generado y puesto a disposición catálogos de datos procesados. «Por ejemplo, reunimos una muestra piloto de once galaxias de caparazón con rotación prolata —un tipo especial de galaxias de particular interés para el estudio de la evolución estelar— y aplicamos nuestro método de datación de fusiones», concluye Ebrova. «Este trabajo ofrece una primera muestra del potencial impacto del proyecto».
