Astrónomos del CATA descubren gas molecular en la galaxia espiral más grande observada

 Malin 1 es una galaxia de bajo brillo superficial, es decir muy difusa, y está ubicada a 1.206 millones de años luz. Los nuevos resultados se lograron gracias a la gran sensibilidad del telescopio ALMA.

 En el proceso de observación astronómica, el desarrollo de nuevos instrumentos ha ayudado a develar misterios que se han mantenido por mucho tiempo y que son, a la vez, un premio a la persistencia y paciencia de los científicos.

 Luego de más de tres décadas de infructuosos intentos se detectó por primera vez la emisión de gas molecular en Malin 1, la galaxia espiral más grande observada hasta la fecha y una de las galaxias difusas más emblemáticas. Está a 1.206 millones de años luz y tiene un diámetro de disco de ~652 mil años luz (casi siete veces el diámetro de la Vía Láctea) 

El equipo estuvo integrado por los astrónomos del Centro de Astrofísica y Tecnologías Afines (CATA) y de la Pontificia Universidad Católica de Chile Gaspar Galaz , Jorge González-López , Viviana Guzmán  y Thomas Puzia, y Evelyn Johnston de la Universidad Diego Portales y también miembro del CATA.  Junto a ellos se suman otros 15 investigadores de universidades y centros de investigación en Francia, Alemania y Estados Unidos de Norteamérica, incluyendo investigadores de ALMA, ESO y NRAO.  

Utilizando el telescopio ALMA, lograron identificar la emisión de moléculas de monóxido de carbono en el centro de esta galaxia, además de captar señales tentativas en tres otras regiones del disco. Estos hallazgos permitieron estimar la masa de hidrógeno molecular (que es el gas que generalmente es capaz de formar estrellas) y la densidad superficial del gas molecular. 

Este descubrimiento es crucial, porque proporciona la primera evidencia directa de la presencia de gas molecular en una de las galaxias espirales más enigmáticas y grandes que se han observado hasta la fecha, lo que impacta directamente en nuestra comprensión de cómo las estrellas forman las galaxias con densidades de gas molecular extremadamente bajas, tales como Malin 1. 

Para los modelos de formación y evolución de galaxias, estos resultados son valiosos, ya que permiten afinar predicciones sobre la estructura y distribución del gas en este tipo de galaxias gigantes que son difíciles de estudiar. 

Gaspar Galaz, quien lideró esta investigación que lleva más de 4 años, explica por qué pasó tanto tiempo para lograr dar con estos resultados. “Los astrónomos comenzaron observaciones para detectar y mapear el gas molecular en Malin 1 al poco tiempo de su descubrimiento, y a lo largo de varios años, en 1987, 1989, 1992, 2000 y 2022. 

Sin embargo, y de manera algo inesperada, estas observaciones no revelaron la presencia de gas molecular, por medio del trazador de monóxido de carbono (CO), que es el más utilizado en estos estudios. Luego, se usó varias veces el telescopio IRAM de Pico Veleta, sin resultados, en los años 1996 y 2000. También se utilizó el radiotelescopio gigante de 100 metros de Green Bank, en 2022, nuevamente sin resultados. Con las observaciones que realizamos desde ALMA logramos detectar una señal en el centro de la galaxia. La diferencia fundamental está en la gran sensibilidad de ALMA, el bajo ruido que es posible obtener y la precisión en la calibración de la señal. 

Contribuyen para esto el sitio donde se encuentra ALMA, excepcional para la observación en ondas milimétricas”, detalla Galaz.  

Al integrar datos sobre la  masa de HI (hidrógeno atómico) de Malin 1, pudieron establecer una razón  de masa de gas molecular atómica muy baja, lo que indica una bajísima   fracción de gas molecular en esta galaxia, en marcado contraste con su extenso y homogéneo contenido  de gas atómico.  

Este estudio fue publicado recientemente en la revista The Astrophysical Journal Letters (  Cliquear aquí para ver la publicación)), bajo el título “ "Primera detección de gas molecular en la galaxia gigante de bajo brillo superficial Malin 1”  (“First detection of molecular gas in the giant low surface brightness galaxy Malin 1”)., 

 Estudios futuros

Estas galaxias tienen una densidad de estrellas tan baja que su brillo superficial es menor que el fondo del cielo nocturno. En ellas, es difícil detectar gas molecular, clave para la formación de estrellas, y por lo tanto presentan muchos desafíos. 

Aunque se apreciaron tres regiones tentativas de emisión de CO en el disco, su naturaleza es incierta, ya que dos de ellas presentan desplazamientos muy grandes en relación con la velocidad de Malin 1, lo que sugiere que podrían estar asociadas a otros objetos o fenómenos.

Las conclusiones a las que llegaron Gaspar Galaz y sus colaboradores,, serán la base para nuevas investigaciones.

“A continuación propondremos estudiar  con mayor resolución el gas molecular en las zonas donde se detectó. También sería interesante mapear otras zonas en la galaxia donde esperamos nuevos datos del VLT con MUSE, en 2025”, concluye el astrónomo del CATA.