Unas nuevas simulaciones de cúmulos de galaxias desvelan misterios importantes sobre la formación de las galaxias
La astrofísica moderna gira en torno a dos medios esenciales: la observación (que siempre ha sido el centro de la disciplina) y las interpretaciones teóricas. Ambos medios son muy interdependientes: las observaciones indican a los científicos el estado del universo en un momento determinado y pueden incorporarse en modelos y simulaciones que desvelen su evolución. Sin embargo, en algunos casos las simulaciones disponibles no cumplen las expectativas. Consideremos el caso de los cúmulos de galaxias: un conjunto de galaxias que existen en agrupaciones muy densas. La simulación EAGLE de última generación, que es perfecta para reproducir detalladamente galaxias aisladas, no tiene en cuenta los cúmulos masivos. Una simulación uniforme como EAGLE debería crear un modelo de un volumen inconcebiblemente grande de datos para poder incluir un cúmulo masivo. El doctor Bahé, primero como postdoctorado en el Instituto Max Planck de Astrofísica e Garching (Alemania) y ahora en la Universidad de Leiden, se ha propuesto el objetivo de superar estas dificultades. En 2017, él y otros investigadores presentaron, por primera vez, los resultados de las llamadas simulaciones Hydrangea (un proyecto derivado que se basaba en EAGLE). «La idea es seleccionar cuidadosamente una región en la que se haya formado un cúmulo de galaxias en el marco de una simulación a gran escala y con baja resolución y luego simular solamente esta región con la alta resolución necesaria. Hacerlo sigue siendo difícil desde el punto de vista informático (la simulación tuvo que hacerse en uno de los mayores superordenadores de Alemania), pero fue un éxito. Las simulaciones Hydrangea ya han demostrado su valía como herramientas a medida para estudiar la formación y evolución de los cúmulos galácticos», explica el doctor Bahé. El proyecto ClusterGal (Investigating the mechanisms that shape galaxies in and around massive clusters) se basa en este nuevo paquete de simulaciones para descifrar los secretos de los cúmulos de galaxias. Aparte de las propias simulaciones, el doctor Bahé ha desarrollado herramientas específicas para su análisis. Un ejemplo de este tipo de herramienta es un código que permite realizar reconstrucciones detalladas de la historia de galaxias individuales a medida que interactúan con otras del mismo cúmulo. «Existen varios puntos que se aclararon gracias a este análisis. En primer lugar, las simulaciones no son perfectas y contradicen las mediciones observacionales en algunos aspectos. Por ejemplo, aunque la mayoría de las galaxias han formado el número de estrellas previsto en las simulaciones, los cúmulos de galaxias centrales más masivos tienen un tamaño que supera en un factor aproximado de tres lo que se mide en las observaciones», explica el doctor Bahé. Otra imprecisión hace referencia a los alrededores del cúmulo e incluso a las galaxias situadas en la parte más interna de este, que parecen estar sometidas a una mayor supresión de la formación de estrellas que la observada. Esto puede indicar que los modelos actuales de formación de estrellas deben revisarse o que todavía falta incluir aspectos fundamentales del universo real en las simulaciones. «Un hallazgo clave del proyecto es cómo las galaxias tienen una menor probabilidad de verse perturbadas en un cúmulo de lo que se creía anteriormente. Las galaxias pierden una gran cantidad de materia oscura por fuerzas de marea gravitatoria cuando caen en un cúmulo (lo que ya se sabía antes), pero un número considerable de estrellas del centro de la galaxia casi siempre sobrevive. Esto significa que, por lo menos desde el punto de vista estadístico, podemos comparar galaxias de cúmulos observadas a valores superiores de corrimiento al rojo (mayor retrospectiva) y en el universo local, para inferir cómo evolucionan las poblaciones generales de las galaxias», afirma entusiasmado el doctor Bahé. Básicamente, los resultados de ClusterGal confirman que los cúmulos de galaxias se ven influenciados por el entorno. Este hallazgo podría dar lugar a estudios de seguimiento, puesto que los cúmulos de galaxias son elementos fundamentales para resolver el rompecabezas de la formación de las galaxias. Tal y como señala el doctor Bahé: «Las galaxias de los cúmulos son especiales y sin comprender cómo llegaron a serlo, nuestra visión de la formación de las galaxias es necesariamente incompleta». La investigación se llevó a cabo con el apoyo del programa Marie Skłodowska-Curie.
Palabras clave
ClusterGal, cúmulos de galaxias, formación de galaxias