Predicen astrónomos del INAOE el destino final de cúmulos globulares jóvenes en la galaxia del cigarro

Un análisis de la supervivencia de cúmulos globulares en la galaxia Messier 82 (M82), conocida como la “galaxia del cigarro”, arrojó que sólo nueve de los 300 cúmulos estelares que la conforman son suficientemente fuertes para resistir la fuerza gravitatoria de la galaxia anfitriona. Este análisis fue realizado como parte del trabajo de tesis doctoral de Bolivia Cuevas Otahola, egresada del doctorado en Astrofísica del Instituto Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica, y fue publicado en la revista Monthly Notices of Royal Astronomical Society, en la edición del mes de febrero.

El trabajo se basó en el análisis de imágenes tomadas por el Telescopio Espacial Hubble. Cada uno de los datos arrojados fueron analizados mediante un programa llamado nProFit, el cual extrae los perfiles radiales de brillo de cúmulos observados y los compara con cúmulos teóricos generados, basado en modelos físico-matemáticos. Con esto, fue posible predecir la densidad central del cúmulo, el tamaño, la masa y la cantidad de estrellas que ya no se encuentra asociadas en el cúmulo, en cada época de su vida por mas de diez mil millones de años.

El programa nProFit fue diseñado e implementado por Bolivia Cuevas Otahola, quien explicó que “es similar a una aplicación de celular, pero para su ejecución se necesitó una computadora de alto rendimiento, y el INAOE cuenta con una. Se trata de una supercomputadora con 3 nodos cada uno capaz de correr 40 procesos simultáneamente, los cuales son distribuidos en una memoria de 64 Gb. Para esta investigación fue necesario ejecutar alrededor de tres mil quinientos procesos para poder obtener los perfiles de los más de trescientos cúmulos en tres filtros diferentes y ajustar 3 modelos teóricos, llamados King, Wilson y Moffat, y así determinar los tamaños, formas y masas de dichos cúmulos a lo largo de su vida. El programa nProFit usa el estado de arte y tiene el potencial para ser extendido a otros trabajos en galaxias en nuestro universo local”.

El análisis arrojó que 9 de estos cúmulos son suficientemente fuertes para resistir las fuerzas de marea de su galaxia anfitriona para vivir por siempre y se encontró que el resto de la población de cúmulos están en un proceso de expansión y destrucción. Este trabajo de investigación es liderado por el Dr. Divakara Mayya, astrofísico del INAOE y es la continuación de uno de los proyectos que tiene a su cargo. El Dr. Mayya ha trabajado de la mano de Bolivia Cuevas para el análisis y la obtención de estos resultados. 

Al respecto el Dr. Mayya comenta: “los cúmulos globulares son los objetos más antiguos del Universo y por lo tanto sirven como fósiles para entender la formación y evolución de galaxias. Las galaxias anfitrionas son hostiles contra los cúmulos, por lo que pocos han sobrevivido. Ahora bien, las computadoras modernas, por medio de simulaciones numéricas, permiten indagar las propiedades con las cuales sobrevivieron los cúmulos a la hostilidad de las galaxias anfitrionas. Es por ello que este análisis se logró debido al monitoreo de cada uno de los cúmulos teóricos con distintos tamaños y masas, con presencia de las fuerzas gravitatorias de la galaxia M82”.

El Dr. Divakara Mayya, agregó que esto fue posible ya que la galaxia M82 se encuentra relativamente cerca, a una distancia de 12 millones de años luz, y es popularmente conocida como galaxia de cigarro por su peculiar morfología, la cual es causada por un intenso brote de estrellas en su zona central o núcleo. Los fuertes vientos de las estrellas masivas y la energía liberada por múltiples explosiones de supernova han expulsado materia de la galaxia a lo largo de sus polos, dándole la forma de cigarro.

Finalmente el investigador explicó “en el pasado reciente, hace alrededor de 100 millones de años, dicha galaxia ha tenido otro evento de formación estelar intensa, el cual produjo más de 300 cúmulos estelares a lo largo y ancho de la galaxia. Varios de estos cúmulos tienen masas semejantes a las de los cúmulos globulares, por lo que se realizó un análisis dinámico detallado para indagar su posibilidad de supervivencia. Cabe mencionar que, a pesar de tener 100 millones de años de edad, estos cúmulos están atravesando su infancia, con respeto a la edad típica de los cúmulos globulares”.

El equipo de trabajo está constituido por quienes fueron su asesores de tesis: el Dr. Divakara Mayya y el Dr. Ivanio Puerari, además del Dr. Daniel Rosa González, astrofísicos del INAOE. Y los resultados fueron publicados en dos artículos en la revista de Gran Bretaña, Monthly Notices of Royal Astronomical Society.