Esa cosa llamada Centauro A y su halo

Una tarde del mes de agosto de 1826, el astrónomo escoces James Dunlop se preparaba como de costumbre para escudriñar el cielo nocturno desde la pequeña localidad de Parramatta, un suburbio del actual Sydney, en Australia.

Dunlop trabajaba como astrónomo en un observatorio construido por el gobernador en turno, a quien le apasionaba la astronomía, la filosofía y la agricultura —muy lejos de lo que puede verse en los políticos de hoy en día.

Esa noche, Dunlop descubrió con su telescopio una pequeña y difusa mancha blanca en dirección de la constelación del Centauro, que registró con el número 482 de su lista. Así, en 1828 publicó un catalogo con 629 objetos astronómicos observados desde Nueva Gales del Sur, entre ellos el aparentemente nada especial 482.

Veinte años después, el famoso astrónomo John Herschel describiría aquel objeto como «una nebulosa que consta de dos partes laterales y, sin duda, de una pequeña franja nebulosa a lo largo del centro, que tiene una estrella en su extremo. Un objeto muy problemático, que debe considerarse como algo aparte, ya que, evidentemente, difiere de una mera nebulosa doble.» A pesar de la singular revisión de Herschel, aquella cosa en el cielo fue ignorada en los siguientes 100 años y era considerada como una más de esas borrosas nebulosas contenidas en nuestra Vía Láctea. Para 1922 fue clasificada acertadamente como una galaxia y su gran característica era una enorme franja oscura que parecía partirla en dos. Sólo eso. Para entonces, el objeto fue llamado NGC 5128, es decir, el número 5128 del New General Catalog.

Con la utilización de radiotelescopios a partir de la segunda mitad del siglo pasado —para estudiar el Universo en ondas de radio—, vendría una sorpresa más: NGC 5128 era una de las fuentes más intensas en todo el cielo y se convirtió en uno de los primeros objetos fuera de la Vía Láctea en ser ampliamente estudiados en radio-ondas. En un artículo publicado en 1949 la galaxia fue rebautizada como Centauro A.

Hoy en día sabemos que NGC 5128 es producto de la fusión violenta de galaxias, que la franja que la divide es de polvo y gas molecular con el que se podrían formar estrellas, que la fuerte emisión en radio-ondas se debe a material lanzado y calentado desde un agujero negro supermasivo, con masa de 55 millones de veces la del Sol. El gas eyectado alcanza velocidades relativistas cercanas a los 150,000 km/s y además irradia enormes cantidades de rayos X. El desapercibido objeto 482 de Dunlop resultó ser un monstruo cósmico.

El halo estelar de Centauro A

Con ayuda de un telescopio pequeño, Centauro A parece una mota blanquecina partida a la mitad por la franja de gas, un diente de león malherido detectable incluso a simple vista, pero muy débil. Su extensión es enorme: llega a tener un área en el cielo equivalente a 8 x 8 lunas llenas. Sin embargo, repito, a nuestros ojos es mucho muy débil.

Conforme nos alejamos de las partes centrales de NGC 5128, la luz estelar de la galaxia se hace pobre y muy difusa, da paso a lo que se llama halo: la aureola de estrellas más externa de una galaxia. Casi todas cuentan con uno, pero tienen diferentes propiedades de tamaño y tipos de estrellas.

El halo de nuestra Vía Láctea, por ejemplo, está formado por estrellas muy viejas, con muy pocos elementos químicos pesados y tiene una estructura esférica con más de 100,000 años luz de radio —el Sol está a unos 26,000 años luz del centro de la Vía Láctea. Así, estudiar las antiguas estrellas que forman los halos proporciona a los astrónomos información sobre el pasado: ¿cómo se formó tal o cual galaxia? ¿hubo choques entre ellas, hace cuánto? ¿son resultado de fusiones galácticas o cada una se formó por separado?

El caso de Centauro A es muy importante dadas las muchas peculiaridades que tiene. Además, es una galaxia relativamente cercana —a unos 12.4 millones de años luz— y de la cual pueden obtenerse excelentes imágenes.

Un estudio publicado en la revista Astrophysical Journal revela inesperadas e interesantes cosas sobre Centauro A. El grupo de astrónomos encabezado por Marina Rejkuba del Observatorio Europeo Austral utilizó fotografías tomadas por el Telescopio Espacial Hubble, que muestran la gran extensión del halo estelar. La gran sensibilidad de las cámaras del Hubble permitió detectar estrellas en Centauro A a distancias sin precedentes, llegando a uno 225,000 años luz del centro de la galaxia (dada la forma elíptica de la galaxia, los astrónomos detectaron estrellas a lo ancho de Centauro A hasta 148,000 años luz del centro).

Pero la cosa no para ahí. Rejkuba y sus colaboradores encontraron que la distribución de las estrellas es desigual en el halo, haciendo que su forma sea más elíptica de lo que se pensaba. «Rastrear esta gran parte del halo de una galaxia nos ofrece sorprendentes conocimientos sobre su formación, evolución y composición» dice la investigadora. El diámetro del área observada por el Hubble equivale a 8 veces el tamaño de la Luna y la exposición total de las imágenes fue de unas 2.5 horas.

En lo que podría ser el resultado más importante, los astrónomos encontraron que, a diferencia del halo en la Vía Láctea, el halo de Centauro A tiene muchas estrellas con elementos químicos más pesados que hidrógeno y helio.

«La Vía Láctea es lo que llamamos una galaxia espiral, mientras que Centauro A es una galaxia elíptica. Además de la diferencia en la morfología, las propiedades de sus estrellas también son distintas» dice Oscar Gonzalez, actual investigador posdoctoral en el Observatorio Europeo Austral y coautor en el trabajo. «Las galaxias espirales tienen un disco donde las estrellas se forman a partir del gas, además tienen un bulbo y un halo donde la mayoría de las estrellas son viejas. En las galaxias elípticas la formación estelar ya acabo y hace mucho tiempo. En ellas el nacimiento de poblaciones estelares ocurrió muy rápido y muy temprano en la vida del Universo» dice el astrónomo Chileno.

Dado que los astrónomos llaman metales a los elementos más pesados que el helio, al tipo de estrellas estudiadas en Centauro A se les llama ricas en metales. Esto claramente distingue los halos de las elípticas y de las espirales (como nuestra galaxia), donde normalmente encontramos estrellas pobres en metales.

Pero ahora viene la pregunta, ¿cómo le hacen los astrónomos para saber si una estrella es rica o pobre en ciertos elementos químicos? La respuesta puede darse de dos maneras: una que implica hacer un análisis espectroscópico de la luz de cada estrella —algo similar se hace en un laboratorio terrestre para detectar ciertas sustancias químicas— y la otra implica correlacionar el color de muchas estrellas (en cierta etapa de su vida) con la cantidad de metales que podrían tener. Aunque este segundo método es menos preciso, es bastante confiable y más fácil de realizar. Esto fue lo hicieron Rejkuba y su equipo con un tipo de estrellas rojas y muy luminosas.

«Las estrellas pobres en metales son más azules, mientras que las ricas en metales son más rojas —explica Oscar Gonzalez—. La técnica de asignar metalicidades a partir del color de las estrellas gigantes rojas, es de tremenda utilidad ya que nos permite medir abundancias de metales en galaxias a distancias donde las estrellas ya no son lo suficiente brillantes para obtener espectroscopia», añade.

El origen de las estrellas pobres en metales en el halo de galaxias como la nuestra podría deberse a su evolución tranquila. La Vía Láctea bien se pudo haber formado de la suma gradual de otras galaxias más pequeñas, poco a poco y sin mucho aspaviento. Por otro lado, las estrellas ricas en metales del halo en Centauro A, hablan de un pasado algo más violento, en el que una gran galaxia espiral se fusionó con otra probablemente elíptica. Tal evento podría haber expulsado estrellas del disco de la espiral hacia las partes más lejanas de Centauro A.

Estudiar las estrellas en los halos de las galaxias da a los astrónomos importantes herramientas para entender su pasado. «A grandes distancias del centro de una galaxia, las estrellas tardan mucho tiempo en su órbita alrededor de la galaxia», añade Oscar, «por esto las evidencias de estrellas que fueron atrapadas de alguna otra galaxia permanecerán visibles en esta regiones del halo, las más exteriores de la galaxia».