Por primera vez, y gracias al telescopio espacial Hubble, los astrónomos han conseguido medir con precisión la velocidad de rotación de una galaxia.

Según su análisis, la parte central de la galaxia vecina, la Gran Nube de Magallanes (LMC) completa una rotación cada millones de años. Casualmente, a nuestro Sol le lleva el mismo tiempo completar una vuelta alrededor de nuesra Vía Láctea.

El equipo del Hubble, integrado por Roeland van der Marel, del Instituto de Ciencia del Telescopio Espacial en Baltimore y Nitya Kallivayalil de la Universidad de Virginia en Charlottesville, utilizó el Hubble para medir el movimiento medio de cientos de estrellas individuales en LMC, localizadas a 170.000 años luz. El Hubble registró los ligeros movimientos de las estrellas durante 7 años.

Las galaxias discoidales, como la Vía Láctea y LMC, normalmente rotán como lo hace un carrusel. La precisión con la que el Hubble hace sus registros ofrece una nueva forma de determinar la rotación de una galaxia observando las estrellas que se encuentran “en los extremos” según el plano del cielo. Aunque anteriormente ya se habían hecho mediciones de estos movimientos, esta es la primera vez que se consiguen con una precisión suficiente como para ver rotar una galaxia lejana.

Los astrónomos del siglo pasado calcularon las tasas de rotación de las galaxias observando los ligeros cambios en el espectro de la luz de sus estrellas (el llamado efecto Doppler). A un lado del disco estelar rotatorio de una galaxia, las estrellas que se balancean en la dirección de la Tierra, mostrarán un desplazamiento hacia el azul del espectro (debido a la compresión de las ondas de luz por su movimiento hacia el observador). Las estrellas que, por el contrario, se mueven alejándose de la Tierra, en el lado opuesto de la galaxia, mostrarán un desplazamiento hacia el rojo en el espectro (provocado por el estiramiento de la luz a longitudes de onda más rojas, debido al desplazamiento del objeto alejándose del observador).

Los nuevos movimientos laterales medidos por el Hubble y los movimientos Doppler medidos previamente, nos proporcionan información complementaria sobre la velocidad de rotación de LMC. Combinando los resultados, el equipo Hubble por primera vez obtuvo una perspectiva totalmente tridimensional de los movimientos estelares en otra galaxia.

“Utilizando el Hubble para estudiar los movimientos de las estrellas durante varios años, podemos ver por primera vez una galaxia rotar en el plano del cielo”, dijo van der Marel en un artículo en el que describía e interpretaba los resultados obtenidos, publicado en febrero en Astrophysical Journal.

Kallivayalil, quien dirigió el análisis de los datos, añadió: “Estudiando esta galaxia cercana siguiendo los movimientos de las estrellas, podemos entender mejor la estructura interna de las galaxias discoidales. Conocer la velocidad de rotación de una galaxia ofrece una perspectiva de cómo la galaxia se formó y puede utilizarse para calcular su masa”.

El Hubble es el único telescopio que puede hacer este tipo de observaciones, debido a su nítida resolución, la estabilidad de la imagen que proporciona y sus 24 años en el espacio. Van der Marel también explicó: “Imaginemos un ser humano en la Luna. La precisión del Hubble nos permitiría determinar la velocidad a la que crece su cabello”.

“Esta precisión en crucial, ya que los movimientos estelares aparentes son muy pequeños, debido a la lejana distancia a la que está de la galaxia. Se puede pensar en la LMC como un reloj en el cielo, en el que a sus agujas les lleva 250 millones de años dar una vuelta. Sabemos que las manecillas del reloj se mueven, pero incluso con el Hubble tenemos que mirarlas fijamente durante años para poder apreciar cualquier movimiento”.

El equipo de investigación utilizó la Cámara de Gran Angular 3 y la Cámara Avanzada para Sondeos del Hubble para observar las estrellas en 22 campos repartidos por el inmenso disco de la LMC que aparece en el cielo nocturno del sur como un objeto de alrededor de 20 veces el diámetro angular de la Luna llena. Las flechas en la imagen muestran el movimiento previsto duranto los próximos 7 millones de años, basado en de las mediciones del Hubble.

Cada campo que se eligió contenía, además de docenas de estrellas de LMC, un quásar de fondo, un brillante faro de luz alimentado por un agujero negro en el núcleo de una galaxia muy lejana. Los astrónomos necesitaban los quásares como puntos de referencia fijos en el fondo para poder medir el sutil movimiento de las estrellas de LMC.

Esta medida es la culminación de los trabajos que se llevan a cabo en el Hubble por van der Marel y otro equipo para refinar la velocidad de rotación de la LMC. Van der Marel comenzó a analizar la rotación de la galaxia en 2002 mediante la creación de predicciones detalladas de cómo debían ser esas rotaciones. Ahora el Hubble las ha confirmado.

“LMC es una galaxia muy importante por su cercanía con nuestra Vía Láctea”, dijo. “Estudiar la Vía Láctea es muy difícil porque todo lo que se ve se expande por todo el cielo. Todo está a diferentes distancias, y nosotros estamos sentados en medio de ellas. Estudiar la estructura y la rotación es mucho más sencillo si observas una galaxia cercana desde el exterior”.

“Como LMC está tan cerca, es un punto de referencia para los estudios de la evolución estelar y poblaciones. Por esto, es importante entender la estructura de la galaxia”, dijo Kallivalil. “Nuestra técnica para medir la velocidad de rotación utilizando movimientos completamente tridimensionales, es una nueva forma de arrojar luz en esa estructura. Esto abre una nueva ventana a nuestra forma de entender cómo se mueven las estrellas en las galaxias”.

Además de su rotación propia, LMC también se está moviendo alrededor de la Vía Láctea como un todo. En artículos científicos anteriores, el equipo y sus colaboradores utilizaron los datos del Hubble para mostrar cómo LMC se mueve más rápido alrededor de la Vía Láctea de lo que previamente se creía. Esta investigación nos ha hecho entender mejor cómo muchas veces esas galaxias vecinas podrían haberse encontrado e interactuado en el pasado.

Los siguientes planes del equipo son utilizar el Hubble para medir movimientos estelares en el primo pequeño de LMC, la Pequeña Nube de Magallanes, con la misma técnica. Las galaxias están interactuando entre sí y ese estudio debería también mejorar nuestra perspectiva de cómo las galaxias se mueven una alrededor de la otra y de la Vía Láctea.

Fuente: Hubble