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Un equipo de científicos ha confirmado que la galaxia Messier 74 prácticamente ha duplicado el tamaño conocido de su disco, pasando de unos 14 a 30 kilopársecs, y que buena parte de esa gigantesca extensión podría haberse formado en menos de 1.000 millones de años. La edad estimada de sus estrellas ronda, de hecho, los 640 millones de años.
El descubrimiento, publicado en Astronomy & Astrophysics, ofrece una extraordinaria fotografía de algo que normalmente contemplamos a cámara lenta: el crecimiento de una galaxia casi en pleno proceso de construcción. Messier 74 (también denominada M74 o NGC 628) se encuentra a unos 9,3 megapársecs de nosotros y posee una masa estelar estimada de entre 15.000 y 22.000 millones de masas solares.
Hasta ahora, los modelos sostenían que las galaxias de disco crecen fundamentalmente «de dentro hacia fuera»: nuevo gas llega a sus regiones externas y allí alimenta nuevas generaciones de estrellas. La gran incógnita era si esta expansión ocurre suavemente durante miles de millones de años o mediante episodios mucho más violentos y rápidos. M74 apunta hacia la segunda posibilidad.
Un disco invisible que llevaba años delante de nuestros ojos
Para encontrarlo había que mirar mucho más profundamente de lo habitual. El equipo encabezado por Ignacio Ruiz Cejudo, del Instituto de Astrofísica de Canarias y la Universidad de La Laguna, utilizó el Transient Survey Telescope (TST), un telescopio de 1 metro situado en el Observatorio del Teide, y acumuló varias horas de observación en tres bandas ópticas.
El resultado permitió alcanzar niveles extraordinariamente débiles de brillo superficial: hasta 31,44 magnitudes por segundo de arco cuadrado en la banda g. Esa sensibilidad hizo visible una estructura que observaciones menos profundas, como las del Sloan Digital Sky Survey, prácticamente borraban del paisaje.
Más allá del disco conocido, cuyo borde se situaba alrededor de 14 kilopársecs, apareció una población estelar azul y extremadamente tenue que llega aproximadamente hasta los 30 kilopársecs. Es decir, el radio estelar conocido de M74 prácticamente se duplica.
Pero hay un detalle aún más revelador. Ese nuevo componente óptico coincide aproximadamente con la extensión que previamente se había observado en hidrógeno neutro y ultravioleta. Lo que parecía un gigantesco depósito gaseoso alrededor de M74 contiene también estrellas jóvenes extremadamente difíciles de detectar.
El nuevo disco apenas añade masa. Los investigadores calculan alrededor de 12.500 millones de masas solares dentro de los primeros 14 kilopársecs y unos 12.800 millones dentro de los 28 kilopársecs. La galaxia, por tanto, habría aumentado espectacularmente su extensión sin incrementar de forma comparable su masa estelar. Es como extender una ciudad construyendo una periferia gigantesca, pero extraordinariamente poco poblada.
NASA
La galaxia espiral M74, fotografiada por el telescopio espacial Hubble.
Estrellas de 640 millones de años: la pista de un crecimiento explosivo
La auténtica sorpresa llegó cuando los investigadores estudiaron los colores de aquella periferia. Las estrellas exteriores son notablemente azules, precisamente el aspecto esperado en una población estelar joven.
Combinando las observaciones ópticas con datos ultravioletas de GALEX y comparándolas con modelos de evolución estelar, los autores estimaron para una metalicidad baja una edad media de 640 millones de años, aunque con incertidumbres importantes. Al probar diferentes metalicidades, las estimaciones cambian, pero siguen siendo compatibles con una población de menos de aproximadamente 1.000 millones de años.
Eso cambia la interpretación de la galaxia. M74 podría haber extendido recientemente su disco desde unos 14 hasta aproximadamente 30 kilopársecs: unos 16 kilopársecs adicionales en menos de 1.000 millones de años.
Y semejante transformación importa más allá de esta galaxia concreta. Cuando se considera únicamente su antiguo disco, M74 ocupa una zona relativamente baja de la relación entre masa y tamaño de las galaxias. Cuando se incorpora el nuevo componente, salta hacia el extremo superior: se convierte en una galaxia excepcionalmente extensa para su masa. Podríamos estar viendo, por tanto, una recién llegada al grupo de las grandes galaxias de disco actuales.
ESA/Euclid/Euclid Consortium/NASA, CEA Paris-Saclay, image processing by J.-C. Cuillandre, E. Bertin, G. Anselmi
Esta imagen muestra una zona del mosaico que el telescopio espacial Euclid de la ESA publicó el 15 de octubre de 2024.
Un encuentro hace 1.000 millones de años pudo encender la galaxia
Queda la pregunta inevitable: ¿qué provocó semejante estallido de crecimiento? Los autores plantean varias posibilidades, pero existe un sospechoso especialmente interesante: UGC 1176, una pequeña galaxia que pudo pasar cerca de M74 hace alrededor de 1.000 millones de años. No habría sido necesariamente una colisión frontal. Un sobrevuelo suficientemente próximo podría haber perturbado el enorme reservorio de hidrógeno situado en las afueras de M74 y desencadenado allí la formación de estrellas.
Las escalas temporales encajan de manera sugerente. Los investigadores calculan que un objeto situado actualmente a unos 130 kilopársecs podría haber interactuado con M74 hace aproximadamente 930 millones de años. Una perturbación de ese tipo podría haberse propagado por las regiones exteriores del disco en unos 530 millones de años.
UGC 1176 presenta además una morfología irregular y colores azulados, características compatibles con un episodio de formación estelar que también hubiera sido estimulado por aquel encuentro. Aun así, los investigadores presentan esta explicación como un escenario plausible, no como una demostración definitiva.
Y ahí reside quizá la cuestión más fascinante del hallazgo. Si M74 constituye una excepción, estaremos ante un extraordinario accidente cósmico. Pero si observaciones igualmente profundas encuentran discos jóvenes semejantes alrededor de muchas otras galaxias, habrá que reconsiderar hasta qué punto su crecimiento es realmente lento y continuo.