9:20 de la mañana, viernes, 9 enero, 1998,
(Washington, D.C.) - Nuevas imágenes presentadas hoy de un par de telescopios satélites ofrecen una vista única del polvo disimulado en las galaxias, aprovechándose de siluetas cósmicas inusuales para ayudar en la resolución de un debate sobre cuánto de este polvo existe en las galaxias, donde está, y cuán importante es.

Los astrónomos William Keel y Raymond White III, de La Universidad de Alabama en Tuscaloosa, presentaron los hallazgos en la Sociedad Astronómica Americana, en Washington, usando los datos del Telescopio de Espacial Hubble de la NASA (HST) y el el Observatorio Espacial (ISO) de Infrarrojos de la Agencia Espacial Europea para proporcionar la cartografía más clara hasta hoy del polvo en galaxias distantes.

La cantidad de polvo en galaxias típicas, y su efecto en lo que nosotros vemos, ha sido un tema de controversia desde 1990 en que Edwin Valentijn desafió el tópico sostenido de que las galaxias son básicamente transparentes. Valentijn usó una evidencia estadística de las galaxia catalogadas para sugerir que la mayoría de las galaxias son casi opacas. Los análisis estadísticos subsecuentes han mostrado que tales conclusiones pueden ser influidas por la manera en las que se seleccionaron las galaxias para el estudio, o seleccionadas para la entrada en los primeros catálogos que se hicieron. Para evitar tales ambigüedades, Keel y White han tomado un camino más directo examinando los casos raros donde una galaxia en primer plano está cubriendo parcialmente una galaxia del fondo más distante. Usando telescopios terrestres, ellos escogieron de entre los miles de pares de galaxias algunas para encontrar las que fueran bastante simétricas y vieron la manera correcta de presumir su polvo en contraste con el brillo de la compañera del fondo. Nuevos datos de dos observatorios en órbita proporcionan vistas de un escogido grupo de estos objetos con un detalle increible.

Los investigadores presentaron imágenes, tomadas con la cámara 2 planetaria de ancho campo (WFPC2) del Hubble, de dos pares llamativos de galaxias, cada uno con una galaxia espiral delante de una compañera elíptica. Las dos son demasiado débiles para aparecer en el catálogo del NGC familiar, y se listaron primero en el Arp Madore (ES), el catálogo del cielo del sur. AM1316-241 se localiza a aproximadamente 400 millones de años luz (corrimiento al rojo z=0.033) en Hydra, mientras que AM0500-620 está en la constelación del sur de Dorado, aproximadamente a 350 millones de años luz (corrimiento al rojo z=0.028). Las imágenes resuelven estructuras de estas galaxias tan pequeñas como 175 a 200 años luz, mejorando más de diez veces la discriminación de detalles de las mejores imágenes más tempranas.

"Una simple mirada a estas espectaculares imágenes produce los mismos resultados que nosotros habíamos logrado en años con análisis detallados y modelos basados en los datos tomados desde tierra", dice Keel. "Ellas son mucho más interesantes de lo que nosotros esperabamos ver." de hecho, los astrónomos vieron lo que ellos esperaban encontrar, que el polvo es denso y muy agrupado, alineado a lo largo de los brazos espirales. "Tener la mayoría del polvo absorbente en los brazos espirales, donde se origina la mayoría de la luz, es lo que causó los estudios estadísticos que determinaron equivocadamente que las galaxias espirales son opacas," dice White. Este hecho estaba implícito en comparación de sus primeros resultados a través de varios filtros en luz visible y del infrarrojo cercano, pero de los telescopios terrestres sólo desde los muy grandes pueden verse claramente el polvo extendido en los miles de años luz-años de extensión. Aunque no exactamente sorprendidos - este tipo de distribución es obvio en la mayoría de las fotos detalladas de galaxias espirales - esta técnica usando el solapamiento de galaxias evita muchas ambigüedades irritantes en la medida del volumen del polvo de una galaxia individual.

Los nuevos datos también revelan sorpresas. Las zonas más polvorientas que aparecen en las imágenes del HST no son muy oscuras, ya que por lo menos el 20% de la luz azul pasa, y más aun la luz del infrarrojo cercano. Esto parece violar expectativas basadas en miradas indirectas a través de los brazos de nuestra propia galaxia. Además, los brazos espirales polvorientos no muestran tanta estructura fina como los investigadores habían esperado. Las zonas de polvo son lisas hasta los 500 años luz-años o así, más de lo sugerido por los modelos fractales de material intersetelar. Las dos galaxias también observadas por el HST difieren en la anchura y textura del polvo dentro de los brazos de las galaxias espirales, a pesar de ser galaxias espirales del mismo tipo general.

Las observaciones infrarrojas del ISO complementan las del Hubble por su pareja habilidad en tomar las regiones de polvo donde se forman las estrellas y en medir la cantidad total de polvo, basada en su propia emisión de radiación del infrarrojo lejano. Ellos muestran que no hay ninguna significativa formación de estrellas en las regiones polvorientas trazadas con el HST, llegando a mayores límites en cuánto a la acción de estas galaxias en los lugares donde es difícil ver.

Saber la cantidad de polvo que se encuentra en las galaxias es importante para una gama amplia de preguntas en astrofísica. Estos resultados sugieren, por ejemplo, que en la absorción por polvo en galaxias intermedias es improbable contar con el hecho que nosotros no vemos muchos cuasares con corrimiento al rojo muy alto; más probablemente, nosotros estamos mirando más allá del tiempo en el que ellos se formaron. El flujo de energía de las galaxias, que es emitido por las estrellas y que está siendo absorbido por el polvo, y como consecuencia radiado en el infrarrojo lejano, ha sido bloqueado por nuestra falta de conocimiento de justo donde está el polvo y cómo se sitúa con respecto a las estrellas más luminosas y más calientes.

Keel y White son rápidos en señalar áreas para trabajar extensamente en esta dirección. Éstos pares de galaxias sólo nos hablan sobre sus regiones exteriores, donde la iluminación de atrás es más fuerte; pero las partes internas de galaxias, más ricas en elementos químicos pesados y quizás en polvo, es mucho más difícil de explorar. Para las observaciones del HST programadas para el próximo año, dos de una superposition de galaxias directa, y de algunos otros grupos de investigación que usan el nuevo instrumento de infrarrojos NICMOS a bordo del HST, es probable mejorar esta situación. Como el análisis procede de los datos del ISO en el infrarrojo lejano, vemos donde está el componente del polvo de las galaxias, y mejoramos el conocimiento sobre los granos de polvo más típicos. Es este tipo de medidas el que puede decirnos la cantidad total de polvo, lo que es importante para evaluar cómo se juntan en escalas incluso más allá de la habilidad del telescopio Hubble para discernir directamente. Esta investigación fue consolidada por la NASA, en una investigación del HST subvencionada a través del Instituto de Ciencias del Telescopio Espacial y a través del apoyo de participación americana en la misión de ISO.

Los astrónomos han aprendido, normalmente de manera dura, que "lo que se ve no siempre es lo que se consigue" a escala cósmica. En recientes años, varios astrónomos llegaron a comprender esto por algo que muchos habían pensado durante mucho tiempo : ¿Podemos ver nosotros a través de las galaxias? Era obvio por las primeras fotografías de galaxias espirales que allí hay material absorbiendo la luz de las estrellas. De hecho, James Keeler en el Observatorio Lick elaboró una comparación detallada de la apariencia del polvo en la estructura de las galaxias espirales años antes de que Edwin Hubble estableciera su naturaleza como galaxias independientes como nuestra propia Vía Láctea. Aun así, la mayoría de los astrónomos fueron convencidos hace más de 40 años por los resultados de Erik Holmberg de que la pérdida global de luz debida al polvo es pequeña, y por consiguiente el polvo no es un factor importante en nuestras medidas de galaxias ordinarias. Holmberg comparó el brillo de superficie de un promedio de galaxias con sus inclinaciones en referencia a nuestra línea de visión, razonando que si el polvo no es importante, el brillo de la superficie del borde de las galaxias será más alto por tener la misma cantidad de luz condensada en un área más delgada.

Esta conclusión fue puesta en duda alrededor de 1990, por una combinación de estudios teóricos por astrónomos en la Universidad de Gales en Cardiff y un análisis estadístico de Edwin Valentijn del Observatorio Del sur europeo que mostraron que esos datos disponibles eran igualmente consistentes con la noción de que las galaxias espirales eran muy polvorientas, y que nosotros podríamos estar viendo menos de la mitad de la luz de las estrellas que es absorbida a través de los granos de polvo. Estos informes produjeron una extensa agitación en la investigación, ya que hay una fuerte inversión astronómica en saber cuánta correspondencia hay entre las estrellas que tienen las galaxias y la luz de las estrellas que nosotros realmente vemos. Que las galaxias espirales sean principalmente transparentes u opacas tiene ramificaciones para la naturaleza de materia oscura, la formación de las estrellas en las galaxias, y la observabilidad de los cuasares, entre los objetos más distantes en el Universo.

Los astrónomos estiman las masas visibles de las galaxias espirales sumando la luz de sus estrellas y sabiendo sus masas típicas medidas desde nuestra propia galaxia de la Vía Láctea. Pero las galaxias espirales contienen mucha más masa de la que se observa en estrellas visibles y gases. Esta masa adicional, sólo descubierta a través de sus efectos gravitatorios en galaxias, se atribuye a la llamada "materia oscura," cuya naturaleza es uno de los problemas sin resolver más importantes de la astronomía. Si las galaxias espirales son opacas a su propia luz visible, entonces los astrónomos pueden estar infravalorando la cantidad de materia estelar normal que contienen y atribuyendo demasiada masa a la "materia oscura."

Los telescopios infrarrojos, como el Satélite Astronómico Infrarrojo, han encontrado muchas galaxias que son fuertes emisoras de radiación del infrarrojo lejano, que pueden ser una señal de intensos estallidos en las formaciones de estrellas. Puesto que la mayoría de las estrellas se forman en la profundidad de nubes polvorientas de gases interestelares, la luz de estas estrellas no es directamente visible en el óptico, pero por el calor de las estrellas jóvenes el polvo circundante brilla, y a su vez radia en longitudes de onda infrarrojas que pueden escapar de las nubes polvorientas. Sin embargo, si el polvo está muy extendido y espeso a lo largo de las galaxias, las estrellas que calientan el polvo circundante no pueden ser estrellas jóvenes, así que la radiación infrarroja observada no sería una medida buena sobre la formación de estrellas jóvenes. Clarificar el contenido en polvo de las galaxias típicas es importante para entender cómo evolucionan con el tiempo, y cómo el gas interestelar se transforma en estrellas.

La transparencia u opacidad de las galaxias espirales también pueden limitar cuán profundamente podemos ver en el espacio. Los objetos conocidos más distantes son los cuasares, núcleos galácticos muy enérgicos que se ven en un números cada vez mayor según los astrónomos investigan. Pero más allá de cierta distancia, cerca del 85% de la distancia del universo observable, no se descubren ya más cuasares. Algunos astrónomos sugieren que esto sea debido a que miramos los cuasares distantes a través de las galaxias intermedias, y estas galaxias ensombrecen su luz. Sin embargo, si las galaxias espirales son principalmente transparentes, ellas no pueden causar el corte de los cuasares.

Los granos del espacio interestelar, producidos en las atmósferas exteriores de las estrellas cerca de las últimas fases de sus vidas y en explosiones estelares, son diminutos, de milésimas de milímetro o menores en tamaño. Como el polvo en la atmósfera de la Tierra, ellos permiten atravesar más luz roja que luz azul, enrojeciendo los objetos del fondo. En cantidad suficiente, estos granos pueden bloquear casi toda la luz visible de los objetos distantes.