Euclid revela cómo se forman y transforman las galaxias
El «diapasón morfológico» de las clasificaciones de galaxias, recreado a partir de las imágenes de alta resolución de Euclid del primer trimestre. © ESA/Euclid/Consorcio Euclid/NASA, diagrama de J.-C. Cuillandre, L. Quilley y F. Marleau
Fuente Max Planck Institute
El telescopio espacial Euclid, de la ESA captura la asombrosa diversidad de las galaxias, y los científicos del MPE analizan cómo las fusiones dan forma a sus núcleos.
El telescopio espacial Euclid de la ESA está revelando los patrones de la evolución galáctica, capturando las formas, tamaños y estructuras de millones de galaxias a lo largo del tiempo cósmico. Científicos del Instituto Max Planck de Física Extraterrestre (MPE) utilizan estos datos para rastrear cómo crecen, se fusionan y se transforman las galaxias, incluyendo la identificación de cientos de sistemas con núcleos secundarios que sugieren los canales de formación de sistemas binarios de agujeros negros supermasivos. Euclid también descubre sistemas poco comunes con líneas de emisión altamente ionizadas y miles de galaxias enanas previamente ocultas, proporcionando información clave sobre los componentes básicos de sistemas más grandes como la Vía Láctea. En conjunto, estas observaciones ofrecen una visión integral de cómo las galaxias y sus agujeros negros centrales coevolucionan en el universo.
Tras tan solo un año de observaciones, el telescopio espacial Euclid de la ESA arroja nueva luz sobre una de las preguntas más antiguas de la astronomía: ¿por qué el universo contiene una variedad tan asombrosa de galaxias? Al igual que las flores, las galaxias presentan una gran diversidad de colores, tamaños y formas, todo ello englobado en el término morfología.
¿Existe alguna conexión entre estas diferentes morfologías? ¿Cómo se relaciona la evolución de las galaxias espirales azules con la de las galaxias elípticas gigantes? ¿Y cuánto influye el entorno de una galaxia —ya sea que viva en cúmulos densos o en la soledad cósmica— en su forma y destino? Con millones de galaxias catalogadas en la primera publicación de datos de Euclid (Q1, marzo de 2025, ESA), los astrónomos tienen acceso a un nuevo tesoro de información para abordar estas preguntas.
La nítida visión de amplio campo de Euclid supone un hito en la astronomía extragaláctica. Sus imágenes combinan una profundidad y resolución excepcionales, lo que permitió a los científicos estudiar más de 1,2 millones de galaxias grandes solo en su primer año, y decenas de millones a lo largo de sus seis años de misión.
Hoy sabemos que la diversidad de galaxias —desde majestuosas espirales de gran diseño como nuestra Vía Láctea hasta gigantescas elípticas como la imponente Messier 87— es consecuencia de su evolución. Las galaxias comienzan su existencia en el lado derecho del diagrama de Hubble (véase la figura anterior) como sistemas discoidales azules en formación estelar. Se desplazan hacia la izquierda en el diagrama a medida que crecen, agotan gradualmente sus reservas de gas y se fusionan con otros sistemas, formando finalmente grandes galaxias elípticas.
Descubriendo el crecimiento oculto de las galaxias y sus agujeros negros
«Euclid ofrece una combinación sin precedentes de nitidez y cobertura celeste: cartografiará todo el cielo extragaláctico», afirma Maximilian Fabricius, científico del Instituto Max Planck de Física Extraterrestre (MPE), que construyó gran parte de la óptica del telescopio. «Por primera vez, podemos estudiar sistemáticamente cómo las formas y las estructuras centrales de las galaxias se relacionan con su historia de formación a escalas verdaderamente cósmicas».
Junto a su equipo, Maximilian Fabricius y Roberto Saglia han identificado cientos de sistemas candidatos que muestran posibles núcleos secundarios en galaxias de tipo temprano, en su camino para convertirse en futuros sistemas binarios de agujeros negros supermasivos. Estos descubrimientos proporcionan información crucial sobre cómo se fusionan las galaxias y cómo sus estructuras centrales se agotan o se remodelan durante las fusiones.
«Los agujeros negros más masivos se encuentran en los centros de las galaxias elípticas gigantes y se cree que crecen principalmente mediante fusiones con otros agujeros negros supermasivos», explica Fabricius. Al detectar y analizar núcleos secundarios, Euclid nos permite explorar cómo estos enormes agujeros negros continúan creciendo y cómo su crecimiento influye en las galaxias que los albergan.
Una visión integral de la evolución cósmica
Los datos publicados en el primer trimestre de Euclid cubren 63 grados cuadrados del cielo extragaláctico, lo que representa apenas el 0,5 % del conjunto total de datos que la misión proporcionará. Sin embargo, incluso esta pequeña fracción ya permite realizar una notable variedad de estudios de gran impacto en todas las áreas de la astronomía extragaláctica, lo que demuestra una de las principales fortalezas de Euclid: su capacidad para explorar eficientemente vastas regiones del cielo y revelar fenómenos astronómicos poco comunes.
Otro ejemplo es el estudio de Daniela Vergani et al., codirigido por Christoph Saulder (MPE), que identifica una población poco común de 65 galaxias que presentan líneas de emisión altamente ionizadas —señales de fenómenos astrofísicos extremos como núcleos galácticos activos, frentes de choque o estrellas Wolf-Rayet—, lo que ofrece una nueva perspectiva sobre los mecanismos de retroalimentación energética que dan forma a la evolución de las galaxias.
Con su extraordinaria sensibilidad, Euclid también revela que las galaxias más comunes del Universo no son las majestuosas espirales, sino las diminutas galaxias enanas: sistemas tenues, de bajo brillo superficial, que antes eran demasiado difíciles de estudiar en detalle. De las 2674 galaxias enanas identificadas hasta ahora, aproximadamente el 58 % son elípticas enanas y el 42 % son irregulares enanas, algunas de las cuales contienen núcleos azules compactos o cúmulos globulares. Se cree que estas galaxias enanas son los componentes básicos de sistemas más grandes como nuestra Vía Láctea, y ofrecen pistas vitales sobre el ensamblaje cósmico a escalas mínimas.
Estos estudios —desde diminutas galaxias enanas hasta gigantescas elípticas— demuestran la extraordinaria capacidad de Euclid para proporcionar una visión completa y multiescalar de la formación y evolución de las galaxias. Sus datos revelan los vínculos físicos entre la estructura de una galaxia, su historia de formación estelar y su entorno cósmico, conectando todas las fases de la vida galáctica en una imagen única y coherente.
Euclid está transformando nuestra comprensión del «diapasón» del Universo, mostrando cómo las galaxias se iluminan con la formación estelar, colisionan y se desvanecen, y cómo, en sus núcleos, los agujeros negros y los núcleos estelares evolucionan conjuntamente.
