Científicos que utilizan el Telescopio Espacial Hubble de la NASA han cartografiado la inmensa envoltura de gas, llamada halo, que rodea a la galaxia de Andrómeda, nuestra gran vecina galáctica más cercana. Los científicos se sorprendieron al descubrir que este halo tenue y casi invisible de plasma difuso se extiende a 1,3 millones de años luz de la galaxia, aproximadamente a la mitad de nuestra Vía Láctea, y hasta 2 millones de años luz en algunas direcciones. Esto significa que el halo de Andrómeda ya está chocando con el halo de nuestra propia galaxia.

También descubrieron que el halo tiene una estructura en capas, con dos capas principales de gas anidadas y distintas. Este es el estudio más completo de un halo que rodea una galaxia.

"Comprender los enormes halos de gas que rodean a las galaxias es inmensamente importante", explicó la co-investigadora Samantha Berek de la Universidad de Yale en New Haven, Connecticut. “Este depósito de gas contiene combustible para la futura formación de estrellas dentro de la galaxia, así como salidas de eventos como supernovas. Está lleno de pistas sobre la evolución pasada y futura de la galaxia, y finalmente podemos estudiarlo con gran detalle en nuestro vecino galáctico más cercano."

“Encontramos que la capa interna que se extiende hasta alrededor de medio millón de años luz es mucho más compleja y dinámica”, explicó el líder del estudio, Nicolas Lehner, de la Universidad de Notre Dame en Indiana. “La capa exterior es más suave y caliente. Esta diferencia es un resultado probable del impacto de la actividad de supernova en el disco de la galaxia que afecta más directamente al halo interno."

Una firma de esta actividad es el descubrimiento por parte del equipo de una gran cantidad de elementos pesados en el halo gaseoso de Andrómeda. Los elementos más pesados se cuecen en el interior de las estrellas y luego se expulsan al espacio, a veces violentamente cuando una estrella muere. Luego, el halo se contamina con este material de explosiones estelares.

La galaxia de Andrómeda, también conocida como M31, es una majestuosa espiral de tal vez hasta un billón de estrellas y comparable en tamaño a nuestra Vía Láctea. A una distancia de 2,5 millones de años luz, está tan cerca de nosotros que la galaxia aparece como una mancha de luz en forma de cigarro en lo alto del cielo otoñal. Si su halo gaseoso pudiera verse a simple vista, tendría aproximadamente tres veces la anchura de la Osa Mayor y sería fácilmente la característica más importante del cielo nocturno.

A través de un programa llamado Proyecto AMIGA (Mapa de Absorción de Gas Ionizado en Andrómeda), el estudio examinó la luz de 43 cuásares, los núcleos brillantes muy distantes de galaxias activas alimentadas por agujeros negros, ubicados mucho más allá de Andrómeda. Los cuásares se encuentran dispersos detrás del halo, lo que permite a los científicos explorar varias regiones. Al mirar a través del halo a la luz de los quásares, el equipo observó cómo esta luz es absorbida por el halo de Andrómeda y cómo esa absorción cambia en diferentes regiones. El inmenso halo de Andrómeda está hecho de gas ionizado y muy enrarecido que no emite radiación que sea fácilmente detectable. Por lo tanto, rastrear la absorción de luz proveniente de una fuente de fondo es la mejor manera de sondear este material.
 

Los investigadores utilizaron la capacidad única del Espectrógrafo de Orígenes Cósmicos (COS) del Hubble para estudiar la luz ultravioleta de los cuásares. La luz ultravioleta es absorbida por la atmósfera terrestre, lo que hace que sea imposible de observar con telescopios terrestres. El equipo utilizó COS para detectar gas ionizado de carbono, silicio y oxígeno. Un átomo se ioniza cuando la radiación le quita uno o más electrones.

El halo de Andrómeda ya fue investigado anteriormente por el equipo de Lehner. En 2015, descubrieron que el halo de Andrómeda es grande y masivo. Pero había pocos indicios de su complejidad; ahora, está mapeado con más detalle, lo que hace que su tamaño y masa se determine con mucha más precisión.

“Anteriormente, había muy poca información, solo seis cuásares, a 1 millón de años luz de la galaxia. Este nuevo programa proporciona mucha más información sobre esta región interior del halo de Andrómeda”, explicó el co-investigador J. Christopher Howk, también de Notre Dame. "Probar gas dentro de este radio es importante, ya que representa una especie de esfera de influencia gravitacional para Andrómeda".

Debido a que vivimos dentro de la Vía Láctea, los científicos no pueden interpretar fácilmente la firma del halo de nuestra propia galaxia. Sin embargo, creen que los halos de Andrómeda y la Vía Láctea deben ser muy similares ya que estas dos galaxias son bastante similares. Las dos galaxias están en curso de colisión y se fusionarán para formar una galaxia elíptica gigante dentro de unos 4 mil millones de años.

Los científicos han estudiado los halos gaseosos de galaxias más distantes, pero esas galaxias son mucho más pequeñas en el cielo, lo que significa que el número de cuásares de fondo lo suficientemente brillantes como para sondear su halo suele ser solo uno por galaxia. Por tanto, la información espacial se pierde esencialmente. Con su proximidad a la Tierra, el halo gaseoso de Andrómeda se cierne sobre el cielo, lo que permite un muestreo mucho más extenso.

“Este es verdaderamente un experimento único porque solo con Andrómeda tenemos información sobre su halo a lo largo de no solo una o dos líneas de visión, sino más de 40”, explicó Lehner. "Esto es innovador para capturar la complejidad de un halo de galaxia más allá de nuestra propia Vía Láctea".

De hecho, Andrómeda es la única galaxia del universo para la que este experimento se puede realizar ahora, y solo con el Hubble. Solo con un futuro telescopio espacial sensible a los rayos ultravioleta los científicos podrán realizar este tipo de experimentos de forma rutinaria más allá de las aproximadamente 30 galaxias que componen el Grupo Local.

“Así que el Proyecto AMIGA también nos ha dado una idea del futuro”, dijo Lehner.