Una inusual galaxia enana de bajo brillo, fue descubierta en los márgenes exteriores de la galaxia de Andrómeda gracias a la minuciosa observación de un astrónomo amateur que examinaba datos de archivo tomados en Cerro Tololo y procesados por el Centro de Datos para la Comunidad Científica de NOIRLab. Seguimientos posteriores de astrónomos profesionales que utilizaron el Observatorio Internacional Gemini, revelaron que la nueva galaxia —nombrada como Pegasus V—, contiene muy pocos elementos pesados y que probablemente se trate de un fósil de las primeras galaxias.

La galaxia Pegasus V, fue detectada primero como parte de una búsqueda sistemática de galaxias enanas de Andrómeda, coordinada por el astrónomo David Martínez-Delgado del Instituto de Astrofísica de Andalucía, España, luego que el astrónomo aficionado Giuseppe Donatiello encontrara una intrigante “mancha” en los datos de una fotografía contenida en el Estudio del Legado de Imágenes DESI. La imagen fue obtenida con la Cámara de Energía Oscura, fabricada por el Departamento de Energía de los Estados Unidos, que se encuentra instalada en el telescopio Víctor Blanco de 4 metros, en Cerro Tololo (CTIO), en Chile. Los datos se procesaron a través del Community Pipeline, una iniciativa operada por el Centro de Datos para la Comunidad Científica (CSDC) de NOIRLab.

Observaciones de seguimiento realizadas con posterioridad por astrónomos profesionales en el gran telescopio de Gemini Norte, con el instrumento GMOS, detectaron estrellas de bajo brillo en Pegasus V y confirmaron que se trata de una galaxia enana de bajo brillo superficial, ubicada en los bordes de la Galaxia de Andrómeda. Ubicado en la isla grande de Hawai, Gemini Norte corresponde a la versión boreal del Observatorio Gemini.

Las observaciones con Gemini revelaron que la galaxia parece ser extremadamente pobre en elementos pesados, comparada con galaxias enanas similares, lo que da a entender que se trata de una galaxia muy antigua y probablemente corresponde a un fósil de las primeras galaxias en el universo.

“Encontramos una galaxia de bajo brillo superficial cuyas estrellas se formaron en una época muy temprana del universo", comentó Michelle Collins, astrónoma de la Universidad de Surrey, del Reino Unido, y autora del artículo científico que anuncia el descubrimiento. “Esta es la primera vez que encontramos una galaxia de bajo brillo alrededor de la galaxia de Andrómeda, utilizando un estudio astronómico que no fue específicamente diseñado para esta tarea”.

Las galaxias con bajo brillo superficial se las considera como fósiles de las primeras galaxias que se formaron y son verdaderas pistas sobre la formación de las primeras estrellas. Si bien los astrónomos esperan que el universo esté repleto de galaxias de bajo brillo como Pegasus V, no han descubierto las suficientes de acuerdo a lo que predicen las teorías. Si realmente hay menos galaxias de bajo brillo que las esperadas, esto sería un problema serio para la comprensión de los astrónomos sobre la materia oscura y la cosmología.

Por eso, el descubrimiento de este tipo de galaxias es una tarea importante, pero también difícil. Es extremadamente complejo detectarlas, ya que aparecen como un puñado de pocas estrellas dispersas y escondidas en vastas imágenes del cielo.

“El problema con estas galaxias de bajo brillo es que contienen muy pocas de las estrellas brillantes que usualmente utilizamos para identificar galaxias y medir sus distancias” explicó Emily Charles, estudiante de Doctorado de la Universidad de Surrey que también está involucrada en el estudio.“El espejo de 8,1 metros de Gemini nos permitió encontrar estrellas antiguas y de bajo brillo que nos permitieron medir la distancia a Pegasus V y determinar que se trata de una población estelar extremadamente antigua”.

La gran concentración de estrellas antiguas que el equipo encontró en Pegasus V sugiere que el objeto es un fósil de las primeras galaxias. Comparada con las otras galaxias difusas alrededor de Andrómeda, Pegasus V parece excepcionalmente antigua y pobre en metales, lo que indica que la formación de estrellas en su interior cesó muy pronto.

“Esperamos que estudios específicos sobre las propiedades químicas de Pegasus V entreguen información clave sobre los períodos más tempranos de formación estelar”, precisó Collins. “Esta pequeña galaxia fósil del universo primitivo puede ayudarnos a comprender cómo las galaxias se forman, y si nuestra comprensión de la materia oscura es correcta”.

Por su parte, el Jefe del Programa Gemini en la Fundación Nacional de Ciencias de Estados Unidos, Martin Still, expresó que “el telescopio de acceso público Gemini Norte, proporciona una variedad de capacidades para la comunidad astronómica. En este caso, Gemini apoyó a este equipo internacional para confirmar la presencia de una galaxia enana, asociarla físicamente con la galaxia de Andrómeda, y determinar la naturaleza deficiente en metales de su población estelar".

Las próximas instalaciones astronómicas están preparadas para entregar más información sobre las galaxias difusas. Pegasus V fue testigo de un período en la historia del universo conocido como la época de la reionización, al igual que otros objetos que pronto serán observados con el Telescopio Espacial James Webb. Los astrónomos también esperan descubrir otras galaxias similares en el futuro con el Observatorio Vera C. Rubin, un Programa de NOIRLab de NSF. El Observatorio Rubin llevará a cabo un estudio sin precedentes del cielo nocturno, de una década de duración, llamado Estudio del Legado del Espacio y Tiempo (LSST por sus siglas en inglés).