Observando la materia oscura (NGC 672 e IC 1727)

La materia oscura es uno de esos misterios de los que todo el mundo ha oído hablar y que, a pesar de los grandes avances tecnológicos, todavía no llegamos a conocer en profundidad. Sabemos de su existencia porque, aunque no podemos verla, vemos los efectos que causa en su entorno, ya que la materia oscura hace que la materia bariónica (de la que estamos formados nosotros) se mueva de una forma diferente a la esperada. Para entenderlo basta un ejemplo sencillo, usando datos ficticios y cotidianos: imagina un hombre extremadamente delgado que da vueltas sobre sí mismo, sosteniendo una cuerda en cuyo extremo hay una piedra de 1000 kilos girando a su alrededor a gran velocidad. No es de extrañar que nos resulte poco creíble, ya que el sujeto, de apenas 50 kilos de peso, no tendría la fuerza suficientemente para soportar el peso de la piedra. El hombre debería pesar, según podríamos calcular, unos 2000 kilos para que la piedra girase a la velocidad que observamos. ¿Cómo puede ser? Además de los 50 kilos que pesa el individuo debería haber otros 1950 kilos a su alrededor, invisibles, que eviten que él salga disparado tras la pesada piedra. Esa sería la materia oscura, y esa es una de las cosas que podemos observar al escudriñar el universo. Hay muchos movimientos de galaxias que no se pueden explicar con la masa visible, de manera que existe una masa invisible que ha recibido el nombre de materia oscura. Que no la veamos no ha impedido que podamos conocerla a fondo, y de hecho se ha pesado cuánta materia oscura hay en el universo, encontrando que hay cinco veces más masa en forma de materia oscura que en forma de materia visible (un 27% de toda la masa del universo es materia oscura). Se ha comprobado, incluso, que adopta una forma de telaraña cósmica, con filamentos que se unen en nodos en los que se encuentran los cúmulos de galaxias. La materia oscura, por tanto, podría ser el escenario que determina la localización de las galaxias que pueblan el cosmos, una red de caminos que organiza el universo de manera anónima y discreta.

Hoy vamos a estudiar uno de estos filamentos de materia oscura, o, al menos, algunas de las galaxias que lo pueblan, cuya disposición se ha visto enormemente influenciada por este concepto tan abstracto. Viajamos a la constelación del Triángulo, a unos 25 millones de años luz, donde encontramos una bonita pareja de galaxias que nos asegurarán un buen rato de disfrute bajo un cielo oscuro. La principal es NGC 672, una espiral barrada que fue descubierta por William Herschel en 1786. Presenta unos brazos muy débiles y elongados con algunos parches rosados que manifiestan la presencia de regiones de formación estelar, aunque el protagonismo recae, sin duda, sobre la larga y destacada barra central, que brilla con la luz amarillenta de millones de soles. Su tímida compañera es IC 1217, otra galaxia que muestra una débil barra y unos fantasmales brazos apenas distinguibles, probable fruto de su interacción con NGC 672. De hecho, ambas galaxias están a tan sólo 85.000 años luz, menos de lo que mide nuestra Vía Láctea, por lo que no es de extrañar que se dejen notar sus efectos gravitaciones. Se ha detectado, recientemente, un puente de hidrógeno entre ambas galaxias que no hace más que apoyar esta unión estrecha.

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Crédito: Adam Block

El grupo de NGC 672 contiene, además, otras cuatro galaxias, que reciben los matemáticos nombres de AGC 110482, AGC 111945, AGC 111946 y AGC 112521 que, como podemos suponer, quedan fuera de nuestro alcance visual, siendo la mayoría galaxias enanas con una masa excepcionalmente pequeña (el 97% de la masa total del grupo de NGC 672 recae sobre NGC 672 e IC 1727). Todas las galaxias de este grupo han sufrido dos grandes episodios de proliferación estelar, uno antiguo y otro más reciente, coincidentes en el tiempo en cada una de ellas. El primer boom estelar ocurrió hace más de 10.000 millones de años, en el universo joven, mientras que la segunda oleada tuvo lugar hace apenas 8 millones de años luz. Más aún, el grupo de NGC 784, que comparte movimiento con el de NGC 672, también presenta en sus miembros estos dos mismos períodos de brote estelar, sugiriendo que el motivo de esta proliferación debería ser similar tanto en un grupo como en otro. Esto descarta las interacciones entre galaxias como causa principal, ya que entonces no tendrían por qué coincidir los períodos de formación. Recapitulando, hay “algo” capaz de producir que 14 galaxias hayan tenido una intensa proliferación estelar en los últimos millones de años, tras permanecer miles de millones de años en letargo… ¿Cuál es el causante de esa extraña sincronicidad?

El interesante estudio de Adi Zitrin y Noah Brosch publicado en 2008, que podéis encontrar al final del artículo, propone algo extremadamente interesante. Estas 14 galaxias se encontrarían dispuestas a lo largo de un filamento de materia oscura, causa primordial de esta sincronicidad en todas ellas. De hecho, el eje mayor de siete de estas galaxias es muy similar en cuanto a su dirección, eje que coincidiría con el paso del filamento de materia oscura. Podríamos entender este filamento como un tornado que va girando sobre sí mismo, y este giro contribuiría a la rotación de las galaFoto NGC 672 remolinoxias que se encuentran en su camino. El filamento de materia oscura, como comentábamos al principio del artículo, cumple las reglas de la gravedad, de manera que atrae objetos a sus inmediaciones. Ahora supongamos que hay una gran nube de hidrógeno flotando en una zona cercana al filamento. La gravedad haría que la nube se acercara al filamento y, por tanto, a las galaxias, produciéndose la acreción del gas, que llegaría prácticamente por igual a cada una de ellas. Este hidrógeno interactuaría con las galaxias, produciendo una importante proliferación estelar que es la que Adi Zitrin y Noah Brosch analizaron en su trabajo.

Pero vamos a coger ya nuestros telescopios para observar a NGC 672 e IC 1217 en persona, ya con la base teórica a nuestras espaldas. Su localización, cerca del vértice más agudo del Triángulo, resulta fácil de encontrar debido a la presencia de brillantes estrellas en el camino. Necesitaremos, eso sí, un cielo oscuro para poder disfrutar de ellas. NGC 672, la más brillante, posee una magnitud algo menor de 11, al alcance de la mayoría de instrumentos. Con mi Dobson de 30 cm pude apreciar, desde un primer momento, su brillante barra central, que destacaba sobre el fondo del cielo entre dos discretas estrellas. Con visión periférica la barra quedaba confinada en una nube ovalada, extendiéndose el halo hasta alcanzar unos 5 minutos de arco de extensión, quizás algo más. El halo era débil pero fácilmente visible, difuminándose rápidamente hacia sus bordes. IC 1727 tiene una magnitud de 11.5, pero su brillo superficial es muchísimo menor que el de su compañera. De hecho, de entrada no pude apreciarla, ni siquiera con visión periférica. Tuvieron que pasar varios minutos, adaptando mi vista a la oscuridad, para que sus fotones comenzaran a estimular mi retina. Entonces pude notar una nubecilla extremadamente difusa, alargada, que se disponía muy cerca de NGC 672. Al mirarla directamente desaparecía sobre la marcha, para volver a asomarse cuando usaba visión indirecta. Poco a poco su presencia se fue reafirmando y me acabó acompañando de manera más continua, aunque en ningún momento dejó de ser eso, una débil mancha alargada de bordes poco definidos. Una mancha, sin embargo, compuesta por miles de millones de estrellas…

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Terminé la observación con muy buen sabor de boca. No sólo por el aspecto visual, sino por saber que había estado contemplando dos galaxias atravesadas por un inmenso torbellino invisible, una prueba más para la existencia de un universo enmarañado en el que la materia oscura y la materia bariónica se relacionan entre sí formando enormes telarañas cósmicas.


*Fuente: https://academic.oup.com/mnras/article/390/1/408/974955/The-NGC-672-and-784-galaxy-groups-evidence-for

Fan de M51 (NGC 750 y NGC 751)

Si miramos encarecidamente el cielo podremos comprobar que hay patrones que se repiten, ya sea a nivel de la estructura de cúmulos abiertos, curvas características de nebulosas o, como en este caso, interacciones entre galaxias. Si apuntamos con nuestros telescopios a NGC 750 y NGC 751, en la constelación del Triángulo, podremos comprobar que son dos pequeñas galaxias en interacción, y nos vendrá a la cabeza, sin duda, su semejanza con M51, la galaxia del Remolino.

Sin embargo, podemos encontrar varias diferencias importantes. Por un lado, este par de galaxias tienen un rasgo distintivo: normalmente la mayoría de galaxias que vemos en interacción son de tipo espiral, deformándose sus brazos por las inmensas fuerzas que se generan entre ellas. Sin embargo, en este caso las protagonistas son dos galaxias elípticas, tan cercanas entre sí que sus bordes se solapan y aparecen algunos signos, muy interesantes, delatores de su contacto. En primer lugar destaca un puente de materia que une a ambas galaxias, muy pequeño y tenue, pero fácilmente apreciable en fotografías de larga exposición. En la siguiente imagen, obtenida por Bob Franke, podemos apreciar dicho puente de estrellas si ampliamos la fotografía, pero también es llamativa otra singular característica de estos sistemas.

Foto NGC 750.jpg

Las corrientes de marea arrastran estrellas de una y otra galaxia, saliendo despedidas en forma de chorros de dimensiones descomunales. NGC 750 es la mayor galaxia, y podemos ver cómo sale de ella un reguero de estrellas de una longitud varias veces mayor, formado seguramente en un encuentro previo. Según los estudios ambas galaxias llevan ya varios miles de millones de años bailando entre sí, de manera que la próxima vez que contacten terminarán fusionándose definitivamente, formando una gran galaxia elíptica. Hasta ahora teníamos en mente que las galaxias elípticas se formaban a raíz de dos o más galaxias espirales que interactúan entre sí, pero ahora podemos ver claramente que no sólo las espirales son las progenitoras, sino que en algunos casos las propias elípticas se relacionan entre ellas. El cosmos es un bosque repleto de variada fauna, y la ley de la gravedad afecta por igual a cualquier tipo de galaxia.

Su tamaño aparente es pequeño, midiendo la mayor 1.7 x 1.3 minutos de arco, mientras que la menor cuenta con un diámetro de 1.4 minutos de arco. Su magnitud no es especialmente generosa, siendo de 12.9 y 13.5, respectivamente, aunque su pequeño tamaño hace que el brillo se encuentre algo más focalizado. Teniendo en cuenta que se encuentra a la increíble distancia de 225 millones de años luz, no podemos pedir mucho más. Ya a bajo aumento, si observamos desde un lugar oscuro, podremos apreciar una mancha borrosa y pequeña, más clara con visión indirecta, sin una forma definida. A 214 aumentos ya se resuelve perfectamente, quedando definida NGC 751, la menor de ellas, que se muestra como una yema en contacto con su hermana mayor. La visión periférica ayuda a distinguirlas con mayor nitidez y, aunque nos será imposible atisbar los regueros de estrellas que salen disparados al espacio, podemos imaginarlos en la lejanía, como el agua que salpica al saltar en una piscina.

NGC 750.png

De espirales y destellos (M33)

El tercer miembro en tamaño de nuestro Grupo Local se encuentra a 2.8 millones de años luz de nosotros, dentro del campo gravitacional de la Galaxia de Andrómeda. M33, conocida como la galaxia del Triángulo o NGC 598, se acerca a nosotros a 200 km por segundo (velocidad relativamente pequeña). Se han encontrado puentes de hidrógeno neutro y estrellas entre M33 y M31, lo cual parece ser testimonio de una interacción entre ambas que tuvo lugar entre 2 y 8 mil millones de años atrás. Se estima que en 2.500 millones de años sufrirán una colisión más violenta (y un tiempo después le tocará a la Vía Láctea…).

M33 es una galaxia espiral menor que la nuestra, con un diámetro de 60.000 años luz y una población que ronda las 40 mil millones estrellas (diez veces menos que la Vía Láctea). Fue descubierta por el italiano Giovanni Battista Hodierna cien años antes de que Charles Messier diera cuenta de ella en su catálogo. Sin embargo, no se conoció su estructura espiral hasta 1849, cuando Lord Rosse la describió como tal. Pasarían décadas hasta que se conociera su verdadera naturaleza extragaláctica.

Foto M33

Su luz llega a nosotros con una inclinación de 55º, si estuviera completamente de frente sería mayor el espectáculo. En fotografías de larga exposición podemos ver una miríada de pequeñas regiones rosadas y condensaciones, que corresponden a regiones HII en las que se están formando estrellas. Algunas de ellas, como veremos a continuación, son visibles con el telescopio, especialmente una que cuenta con un puesto propio en el catálogo NGC: NGC 604. Es una inmensa nebulosa de emisión con una composición similar a la de la Nebulosa de Orion, y de un tamaño mucho mayor, que llega a los 1.500 años luz. No es, por el contrario, una galaxia rica en supernovas (ocurre, de media, una cada 147 años), y sin embargo se han detectado casi 200 remanentes de supernova en sus brazos, los restos de anteriores supernovas, la mayoría de las cuales produce intensas emisiones de Rayos X. Se ha encontrado también en M33 el mayor agujero negro de masa estelar conocido hasta la fecha, que forma sistema binario junto a una estrella, eclipsándola cada 3.5 días, que se ha denominado M33 X-7.

M33 es, al ocular, un objeto tremendamente grande (su diámetro equivale a dos lunas llenas) y un brillo superficial, por ende, muy bajo. Tener en cuenta estos detalles será básico para verlo. Con prismáticos se puede apreciar sin ningún problema, cerca de Alfa Triangulum o Ras al Muthallath, como una difusa nube grisácea, más evidente con visión indirecta.

La primera vez que apunté mi Dobson 305 mm a M33 recuerdo sentir un poco de decepción. Había unos focos cercanos, y apenas distinguí en ella nada más que una vaga nebulosidad. Tuve que esperar a estar bajo mejores cielos para maravillarme con su estructura y sentir verdadero vértigo. A 65x apenas distingo detalles, pero a 125 aumentos sus brazos aparecen como por arte de magia. En primer lugar dos bien definidos, con forma de “S”, uno de ellos terminando en una brillante condensación que corresponde a NGC 604, la inmensa nube de gas ya comentada. El filtro OIII mejora un poco su visión, pero bajo buenos cielos me parece totalmente innecesario.

M33

Unos minutos más bastaron para darme cuenta de que otros dos brazos hacían su aparición desde el brillante núcleo, más cortos y tenues pero perfectamente visibles, mejorando su visión con mirada periférica. Entonces, para rematar, fue cuando comencé a ver que había varias condensaciones que se dejaban notar en sus brazos, perfectamente definidas. Cogí la imagen que llevaba impresa y comprobé que coincidían con zonas HII con nombre propio y, en medio de la emoción, comencé a plasmarlas en el dibujo. Fue el plato fuerte de esa noche (y de otras que le han seguido).

Os muestro el dibujo con anotaciones acerca de los objetos NGC observados para que sirva de referencia, hay muchas más regiones que no pude ver, necesitando mejores cielos y mayores aberturas, pero el hecho de ver estos detalles en un mundo que está a 2.8 millones de años luz…

M33-detalles

PD: ayer encontré un detalle que me llamó mucho la atención, un dibujo que hizo Lord Rosse (el primero en distinguir su estructura espiral). No pude evitar sonreír cuando vi el gran parecido con mi dibujo, y me hizo pensar lo importante que es plasmar todo lo que vemos, el vínculo que se crea con alguien que vio lo mismo que tú hace 200 años, o en el otro hemisferio del planeta…

Dibujo M33 1800