Investigación académica aporta datos para comprender formación y evolución de las galaxias

El gas molecular es el combustible que permite la formación de estrellas en las galaxias. Para comprender cómo evolucionan las galaxias, es fundamental comprender cómo el gas molecular se consume a lo largo del tiempo. Esa fue la tarea en la que se embarcó el académico de la UCSC, Gustavo Orellana, Doctor en Ciencias Físicas, cuyo estudio “La evolución de la densidad de gas molecular del Universo desde la una relación empírica entre L1.4Ghz y L’CO” (“The evolution of the molecular gas density of the Universe from an empirical relation between L1.4Ghz and L’CO”) fue publicado en la revista británica “Monthly Notices of the Royal Astronomical Society”.

“En este trabajo nos enfocamos en generar herramientas observacionales, que permitan la obtención de información fundamental para comprender de mejor forma cómo las galaxias se forman y evolucionan a lo largo del tiempo”, explicó el investigador, quien realiza clases de laboratorio y práctica de Física II para la carrera de Química Ambiental de la Facultad de Ingeniería de la UCSC.

Este tipo de investigaciones astronómicas son relevantes ya que para efectuar estudios estadísticos de galaxias se necesitan mediciones en gran cantidad (de galaxias). Sin embargo, algunos parámetros que son fundamentales para comprender los procesos físicos que están ocurriendo en el interior de las galaxias son muy difíciles de medir, tomando muchas horas de observaciones, aún en los telescopios más sofisticados que existen en la actualidad, requiriendo grandes cantidades de recursos (tanto económicos como de trabajo de investigación). Es por esto que uno de los parámetros importantes para medir en galaxias es el contenido de gas molecular.

“El problema que nos planteamos fue si era posible obtener alguna relación que nos permita obtener valores globales sobre la emisión del gas molecular en múltiples tipos de galaxias, con la finalidad de poder trazar la evolución del contenido de gas molecular en ellas, a lo largo del tiempo cósmico. O, en otras palabras, si es posible medir el gas molecular en galaxias, usando parámetros que sean simples de medir”, detalló el Dr. Gustavo Orellana.

Para esto, se utilizó una muestra de aproximadamente 200 galaxias cercanas, con información en múltiples parámetros. Según explicó el académico, “encontramos que es posible medir la emisión del gas molecular utilizando información obtenida desde las radiofrecuencias. Además, demostramos que nuestras predicciones de contenido de gas molecular en las galaxias, están en concordancia con simulaciones computacionales y mediciones hechas en pequeñas muestras de galaxias a lo largo del tiempo cósmico”.

Mayor precisión

Con estos resultados es que en los próximos años telescopios como el Square Kilometer Array (SKA), tendrán a disposición mediciones en radiofrecuencias de una cantidad enorme de galaxias, a lo largo del tiempo cósmico. “Esto significa que, utilizando estas relaciones, será posible medir la evolución del gas molecular con mucha precisión y, por lo tanto, podremos desarrollar mejores modelos que describan cómo evolucionan las galaxias”, añadió el Dr. Gustavo Orellana, quien ha participado de múltiples investigaciones relacionadas al campo de la formación y evolución de galaxias.

Este estudio comenzó hace tres años, en conjunto con el profesor Eduardo Ibar, de la Universidad de Valparaíso y otros colaboradores de distintas universidades y centros de estudios del mundo (principalmente, Chile, Reino Unido, China, Alemania y Sudáfrica).

“Básicamente comenzamos este estudio, debido a que el profesor Ibar había recibido mediciones en radiofrecuencias, de unas determinadas galaxias que eran de su interés y me solicitó si podía procesar la información y estudiar cómo esta información podría relacionarse a un proceso en particular que ocurre en las galaxias. Finalmente, este enfoque no tuvo resultados, debido a que la información no estaba completa. Buscando cómo utilizar la información que teníamos, se me ocurrió la idea de relacionar la emisión en radiofrecuencias al contenido de gas molecular, después de asistir a un seminario donde, entre otras cosas, estudiaban la relación entre la emisión infrarroja y el contenido de gas molecular, en galaxias lejanas. Luego de hablar sobre esta idea con el profesor Ibar, nos propusimos el problema de intentar trazar la evolución del contenido de gas molecular en galaxias, utilizando información de radiofrecuencias”, planteó el académico, quien explicó que la imagen superior corresponde a la galaxia M51 (también llamada galaxia remolino), que muestra la emisión en gas molecular (trazado por el monóxido de carbono), la emisión infrarroja (emisión a 24 micrones) y la emisión en radiofrecuencias (emisión a 20 centímetros), “esta imagen ilustra que las tres emisiones al parecer provienen de los mismos lugares en esta galaxia tan particular, por su alineación con nosotros, además de tener un parecido con nuestra propia galaxia”.