Así como el sol se mueve dentro de la Vía Láctea, todas las estrellas de las galaxias se mueven, pero con órbitas muy diferentes. Algunas de las estrellas tienen fuertes rotaciones, mientras que otros pueden moverse al azar sin una rotación clara. Comparando la fracción de estrellas en diferentes órbitas, los investigadores pueden determinar cómo se forman y evolucionan las galaxias. Un equipo internacional de astrónomos ha derivado directamente, por primera vez, la distribución orbital de una muestra de galaxias que contiene más de 300 galaxias del universo local. Los resultados, publicado en Astronomía de la naturaleza , se basan en la encuesta de CALIFA, un proyecto desarrollado en el Observatorio de Calar Alto y concebido desde el Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA-CSIC).

Las galaxias son las estructuras más grandes del universo, y los científicos estudian cómo evolucionan para comprender la historia del universo. La formación de galaxias implica el ensamblaje jerárquico de halos de materia oscura, junto con la condensación de materia normal en el centro de los halos, donde tiene lugar la formación estelar. Estrellas que se formaron a partir de un asentado, disco de gas delgado y luego vivido aunque dinámicamente períodos de reposo presentarán órbitas casi circulares, mientras que las estrellas con movimientos aleatorios son el resultado de entornos turbulentos, ya sea al nacer o más tarde, con fusiones galácticas.

Por lo tanto, los movimientos de las estrellas en una galaxia son como un libro de historia, registrar la información sobre su entorno de nacimiento y crecimiento, lo que puede revelar cómo se formó la galaxia. "Sin embargo, el movimiento de cada una de las estrellas no se puede observar directamente en las galaxias externas. Las galaxias externas se proyectan en el plano de observación como una imagen y no podemos resolver las estrellas discretas en él, "dice Ling Zhu, investigador del Instituto Max Planck de Astronomía que dirige el estudio. "La encuesta CALIFA utiliza una técnica desarrollada recientemente, espectroscopia de campo integral, que puede observar las galaxias externas de tal manera que proporciona el movimiento general de las estrellas. Por lo tanto, podemos obtener mapas cinemáticos de cada galaxia ".

Luego, los investigadores construyen modelos para cada galaxia superponiendo estrellas en diferentes tipos de órbitas. Al restringir el modelo con la imagen observada y los mapas cinemáticos, pueden averiguar la cantidad de estrellas que se mueven en diferentes tipos de órbitas en cada galaxia. Lo llaman distribución de la órbita estelar, y para este estudio, el equipo ha construido modelos para 300 galaxias que son representativos de las propiedades generales de las galaxias en el universo local.

Los mapas muestran cambios en la distribución de la órbita galáctica dependiendo de la masa estelar total de las galaxias. Las órbitas de rotación ordenada son más prominentes en galaxias con masas estelares totales de 10 mil millones de masas solares. y menos importante para los más masivos. Como era de esperar, las órbitas de movimiento aleatorio dominan las galaxias más masivas (más de 100 mil millones de masas solares). "Esta es la primera secuencia de masas basada en órbitas en todos los tipos morfológicos. Incluye información floreciente del pasado de una galaxia, básicamente, si había sido una sucesión silenciosa de solo fusiones más pequeñas o si había sido formada por una fusión importante violenta. Se necesitan más estudios para comprender los detalles, "dice Glenn van de Ven (ESO).

Los investigadores habían encontrado un método nuevo y preciso para leer la historia de una galaxia, y su estudio con sus conjuntos de datos para 300 galaxias resultó ser la biblioteca más grande existente de libros de historia de galaxias.

"Este trabajo destaca la importancia de la espectroscopia de campo integral y, en particular, de encuestas a gran escala como el proyecto CALIFA. La contribución significativa de lo que llamamos órbitas 'calientes', una mezcla de rotación y movimientos aleatorios del componente estelar, plantea importantes desafíos a los modelos cosmológicos de formación y evolución de galaxias, "dice Rubén García Benito, un investigador del Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA-CSIC) participante en el proyecto.

Los resultados de CALIFA representan una distribución de la órbita de las galaxias determinada observacionalmente en el universo actual. Se prestan así a la comparación directa con muestras de simulaciones cosmológicas de galaxias en un contexto cosmológico. En este sentido, Estos resultados abren una nueva ventana para comparar las simulaciones de galaxias con la población de galaxias observada en el universo actual.