Descubren gas molecular en la galaxia espiral más grande observada

Malin 1 es la galaxia espiral más grande observada hasta la fecha y una de las galaxias difusas más emblemáticas que existen. Se encuentra 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). Gracias a la nueva instrumentación disponible para la observación astronómica, por primera vez y después de más de tres décadas de infructuosos intentos, se detectó emisión de gas molecular.
 
El equipo que hizo este descubrimiento está liderado por los académicos del Instituto de Astrofísica UC Gaspar Galaz, Jorge González-López, Viviana Guzmán  y Thomas Puzia, junto a Evelyn Johnston, de la Universidad Diego Portales, todos ellos investigadores del Centro de Astrofísica y Tecnologías Afines (CATA). Junto a ellos se suman otros quince científicos de universidades y centros de investigación en Francia, Alemania y Estados Unidos, incluyendo profesionales de los observatorios ALMA, ESO y NRAO.

¿Cómo se descubrió gas en Malin 1?

Utilizando el telescopio ALMA, los astrónomos lograron identificar la emisión de moléculas de monóxido de carbono en el centro de la galaxia Mailin1, 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 estudio fue publicado recientemente en la revista The Astrophysical Journal Letters bajo el título “First detection of molecular gas in the giant low surface brightness galaxy Malin 1” ("Primera detección de gas molecular en la galaxia gigante de bajo brillo superficial Malin 1”)

¿Por qué es importante este descubrimiento?

Este hallazgo 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. Y por ende, 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.
 
De hecho, se requirieron más de tres décadas de estudios antes de lograr este hallazgo. “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”, cuenta el académico Gaspar Galaz, quien lidera esta investigación por más de cuatro años.
 
Y agrega: “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, excepcional para la observación en ondas milimétricas”, detalla el profesor.
 
Al integrar datos sobre la  masa de HI (hidrógeno atómico) de Malin 1, los investigadores pudieron establecer una razón  de masa de gas molecular atómica muy pequeña, lo que indica una bajísima fracción de gas molecular en esta galaxia, en marcado contraste con su extenso y homogéneo contenido  de gas atómico.

Próximos pasos

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 su equipo, 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.