Este resultado sugiere que estas galaxias enanas poseían gas hasta épocas recientes, lo cual permitió la formación de estas nuevas estrellas. Hasta ahora, se pensaba que las galaxias enanas esferoidales habían perdido su gas hace entre 6 y 10 mil millones de años, datando su entrada en los alrededores de nuestra Galaxia.
Imagen de la galaxia enana del Sculptor que abarca 12 000 x 8 800 años luz cuadrados, reconstruida a partir de los datos de Gaia, donde las estrellas azules son precisamente las estrellas jóvenes del descubrimiento.
© Yabin Yang (CNRS / Observatorio de París)
El descubrimiento de estrellas jóvenes sugiere más bien que estas galaxias enanas llegaron hace menos de 3 mil millones de años, lo que transforma completamente la interpretación de su dinámica y de su contenido en materia oscura.
Durante los últimos 30 años, los astrónomos han realizado esfuerzos considerables para observar y analizar las poblaciones estelares de las galaxias enanas. Un poco más de la mitad de estas galaxias contienen, esencialmente, estrellas muy viejas (de 6 a 10 mil millones de años) con una concentración muy baja de elementos más pesados que el helio.
Esto permitía deducir que estas galaxias enanas, como la del Sculptor, habían perdido su gas en épocas remotas, durante las cuales se convirtieron en satélites que orbitan nuestra Galaxia. Este escenario tenía una consecuencia importante en cosmología: era necesario que contuvieran gran cantidad de materia oscura, cuyo papel era proteger su contenido estelar, que de otro modo habría sido destruido por el campo gravitacional de la Vía Láctea y los efectos de marea asociados.
El hallazgo de estrellas jóvenes en estas galaxias enanas echa por tierra este escenario. De hecho, puesto que hace falta gas para formar estrellas, esto implica que dichas galaxias tenían gas hace entre 0,5 y 2 mil millones de años. Durante su acreción en el halo de la Vía Láctea, las galaxias enanas ricas en gas pierden este último debido a la presión dinámica provocada por el gas caliente del halo de nuestra Galaxia. Este proceso es necesariamente muy rápido, ya que la masa de las galaxias enanas es considerablemente inferior a la de la Galaxia.
El descubrimiento de estrellas jóvenes en las galaxias enanas esferoidales es el resultado de un análisis muy minucioso de los datos del satélite Gaia, por un lado, y de los estudios fotométricos y espectrales realizados en el VLT, por otro. Gracias a Gaia, los investigadores e investigadoras literalmente "filtraron" las estrellas pertenecientes a las galaxias enanas para excluir aquellas del halo de nuestra Galaxia.
La eficacia de este filtrado no tiene comparación con lo que se había hecho anteriormente. Sin Gaia, la mitad de las estrellas observadas en el campo visual de la galaxia enana del Sculptor pertenecen a nuestra Galaxia. Con Gaia, esta contaminación se reduce al 1,4 %.
Esto permitió observar claramente las estrellas de Sculptor en la fase de evolución que corresponde a estrellas de entre 0,5 y 2 mil millones de años de edad, con masas de hasta 3 masas solares. Sabemos que, a veces, las estrellas "rejuvenecen" robando masa de una compañera o incluso al fusionarse con ella. Pero para explicar así estrellas de más de 2 masas solares, sería necesario invocar la fusión de un sistema triple, un evento extremadamente raro.
La explicación más simple es que estas estrellas son realmente jóvenes y no rejuvenecidas. Los espectros de estas estrellas confirman que su composición química es la misma que la de las demás estrellas de Sculptor. Además de Sculptor, también las galaxias enanas Sextans, Ursa Minor y Draco presentan la presencia de una población joven, lo que demuestra que este fenómeno es bastante común entre las galaxias enanas.
En este caso, hay que concluir que estas galaxias han perdido su gas recientemente. Esto corrobora un escenario alternativo para sus orígenes, basado en las mediciones precisas de las órbitas de las galaxias enanas obtenidas por el satélite Gaia. Las galaxias enanas esferoidales tienen velocidades orbitales dos o tres veces mayores de lo esperado para antiguos satélites de la Galaxia, lo cual es compatible con una llegada reciente en las proximidades de nuestra Galaxia, hace menos de 3 mil millones de años.
Simulaciones numéricas predicen que, en este caso, deben formarse estrellas jóvenes en la misma (baja) proporción que lo observado. Esta consecuencia es considerable, ya que estos modelos reproducen todas las propiedades de las galaxias enanas esferoidales, pero con muy poca o incluso sin materia oscura.
Referencias:
Yang et al., The accretion history of the Milky Way IV. Hints of recent star formation in Milky Way dwarf spheroidal galaxies, A&A, 691, A363 (2024).