Un equipo científico internacional, en el que participa personal investigador del IAC, ha estudiado en detalle un extraordinario sistema de galaxias enanas que “danzan juntas” dentro de una región deshabitada del Universo. Esta inusual pareja de galaxias de baja masa, fusionándose “en medio de la nada”, cerca del centro de un vacío cósmico, ofrece una perspectiva única sobre las interacciones individuales y la evolución de galaxias situadas en ambientes de densidad muy reducida.

Un equipo de investigación del proyecto Calar Alto Void Integral-field Treasury surveY (CAVITY), liderado por la Universidad de Granada, han descubierto una fusión poco común y todavía en curso entre dos galaxias enanas situadas en lo más profundo de un vacío cósmico, una de las regiones menos pobladas del Universo.

Las fusiones de galaxias son eventos que desempeñan un papel clave en como estas crecen, cambian y forman nuevas estrellas. Cuando las galaxias colisionan, las fuerzas gravitatorias provocan intercambios de gas y estrellas, estallidos de formación estelar y alteraciones estructurales. Aunque las fusiones entre galaxias masivas han sido ampliamente estudiadas, capturar un evento de este tipo entre galaxias enanas de baja masa es extraordinariamente raro, especialmente en un entorno tan vacío.

Para bailar se necesitan dos

Por primera vez, este estudio presenta un análisis detallado de un evento de fusión en curso cerca del centro de un vacío cósmico, que involucra a dos galaxias enanas con masas estelares casi iguales. En términos de materia ordinaria (estrellas, gas y polvo), cada una de estas galaxias enanas tiene menos de una vigésima parte de la masa de nuestra galaxia, la Vía Láctea (sin contar la materia oscura).

“Esta fusión es inusual en varios aspectos,” explica Bahar Bidaran, autora principal del estudio e investigadora postdoctoral en la Universidad de Granada. “La mayoría de las fusiones ocurren en entornos densos de grupos de galaxias o involucran pares con masas desiguales. Sin embargo, este sistema no sigue ninguno de esos patrones. Especulamos que la dinámica global del vacío, o quizás una interacción pasada de tres cuerpos con otra galaxia enana cercana, pudo haber desencadenado este encuentro único”.

El sistema en fusión posee una masa estelar combinada de poco menos de 10 mil millones de masas solares. El equipo detectó discos gaseosos en rotación y una fuerte emisión de gas ionizado, señales de una explosión de formación estelar probablemente inducida por la fusión. Gracias a que el sistema está alineado de forma favorable con nuestra línea de visión, el equipo científico pudo medir la masa dinámica de cada una de las galaxias progenitoras. 

Además, las imágenes ópticas profundas del Telescopio Isaac Newton (INT), situado en el Observatorio del Roque de los Muchachos, en La Palma, revelaron una distribución de polvo sorprendente: dos estructuras arqueadas conectadas que podrían haberse formado por frentes de choque generados durante la fusión. Según los datos, ambas galaxias progenitoras eran probablemente de tipo disco y con formación estelar, típicas de aquellas que se encuentran en vacíos cósmicos.

Este descubrimiento abre una valiosa ventana para comprender cómo evolucionan las galaxias en entornos de densidad extremadamente baja, lejos de la red cósmica donde ocurre la mayoría de las interacciones galácticas. “Esta fusión es un recordatorio impactante de que, incluso en las regiones más solitarias del cosmos, las galaxias pueden experimentar transformaciones dramáticas”, afirma Jesús Falcón-Barroso, investigador del IAC y coautor del trabajo. “Observar un evento tan raro en un vacío cósmico proporciona una pieza clave del rompecabezas para comprender cómo se forma y evoluciona la estructura en los entornos más inexplorados del Universo”, aclara.

Una mirada detallada desde Calar Alto

Las dos galaxias enanas fueron observadas por el equipo de CAVITY con el Espectrógrafo de Múltiples Aberturas de Potsdam (PMAS), instalado en el telescopio de 3.5 metros de Calar Alto, el mayor de Europa continental. Gracias al gran campo de visión de PMAS en su modo de fibras PPAK, ambas galaxias fueron observadas en una sola toma que abarcó desde la zona central de la fusión hasta sus extremos, muestreados con más de 300 fibras sensibles del paquete PPAK. Cada una de estas fibras proporciona un espectro que cubre todo el rango de longitudes de onda visibles, lo que permite estudiar los elementos químicos, la edad y las velocidades de la materia en cada uno de los 300 puntos del área muestreada. Es decir, el PMAS ofreció una visión completa de la física involucrada en esta interacción directa y potente entre pequeñas galaxias situadas dentro de un vacío, sin la influencia de un tercer cuerpo.

Anna Ferré-Mateu, investigadora del IAC y coautora de la publicación, destaca la importancia de los datos utilizados: “Gracias a CAVITY, ahora podremos investigar más a fondo las poblaciones estelares y las historias de formación de estos eventos tan poco comunes en entornos tan remotos y que tienen profundas implicaciones en cómo se forman y evolucionan las galaxias en el universo».

Los hallazgos de la colaboración CAVITY no solo ofrecen nuevas pistas sobre la formación e interacción de galaxias enanas, sino que también destacan las notables capacidades del instrumento de campo integral PPAK y del telescopio de 3.5 metros del Observatorio de Calar Alto. El amplio campo de visión y la alta resolución espacial del instrumento fueron claves para detectar las tenues y compactas características de este sistema en fusión, elementos que serían casi imposibles de identificar sin observaciones de alta resolución. 

Este estudio demuestra además cómo las observaciones combinadas con instalaciones terrestres de vanguardia como Calar Alto y los Observatorios de Canarias pueden ampliar los límites del conocimiento sobre la evolución galáctica en los rincones más esquivos del Universo.

Artículo: Bidaran et al. Rendezvous in CAVITY: “Kinematics and gas properties of an isolated dwarf-dwarf merging pair in a cosmic void region”, 2025,  Astronomy & Astrophysics. DOI: 10.1051/0004-6361/202453556

Contactos en el IAC:
Anna Ferre-Mateu, aferremateu [at] gmail.com (aferremateu[at]gmail[dot]com)
Jesús Falcón Barroso, jesus.falcon.barroso [at] iac.es (jesus[dot]falcon[dot]barroso[at]iac[dot]es)