Por qué no se observan galaxias espirales con corrimiento al rojo z > 2

Las galaxias espirales son muy comunes en nuestro entorno local (corrimientos al rojo z  ≈  1), pero solo se conocen dos ejemplos para z>2, HDFX 28, con z = 2,011, y Q2343-BX442, con z = 2,18. Hay dos explicaciones posibles, una es que los instrumentos actuales no son tan sensibles como para observar las estructuras espirales de estas galaxias y la otra es que a dichas distancias los discos galácticos son tan “calientes” que no se pueden formar brazos espirales estables de gran duración. Un nuevo artículo en Nature, que estudia la galaxia Q2343-BX442, apunta a que ambas ideas son incorrectas; esta galaxia tiene un disco “caliente” y presenta brazos espirales que pueden ser observados con instrumentos como el HST/WFC3. Como esta galaxia está acompañada de una galaxia satélite más pequeña, los autores proponen que la formación de los brazos espirales exige, por un lado, que la galaxia tenga suficiente masa para tener un disco estable, y por otro que esté acompañada de una galaxia satélite en proceso de fusión mutua. Además, las espirales aparecen y desaparecen en una escala de tiempo de unos ≤ 100  millones de años, o Δ z  ≤  0,08 para Q2343-BX442, por lo que han de ser observadas en una ventana de tiempo adecuada, en la que los brazos estén más visibles; además, la galaxia debe estar orientada de forma adecuada para que este patrón sea visible desde nuestra dirección. El artículo técnico es David R. Law et al., “High velocity dispersion in a rare grand-design spiral galaxy at redshift z = 2.18,” Nature 487: 338–340, 19 July 2012 [información suplementaria] [arXiv:1207.4196].

El nuevo estudio compara las medidas obtenidas en el infrarrojo por la Cámara de Gran Campo 3 del Telescopio Espacial Hubble (HST/WFC3) con resultados de modelos numéricos tridimensionales del disco galáctico. Los datos indican que el disco presenta brazos espirales en rotación con velocidades ±150 km/s con una dispersión media en la velocidad de σm = 66 ± 6 km/s; en los brazos espirales la dispersión pico alcanza un valor de σ = 113 ± 14 km/s. El modelo numérico indica que el disco de la galaxia está inclinado unos 42  ±  10 ° respecto a nuestra línea de visión. Estas observaciones indican que Q2343-BX442 tiene brazos espirales incluso con un disco caliente z  ≈  2. Como los estudios espectroscópicos indican que las galaxias como ésta son bastante frecuentes para z  ≈  2, la hipótesis de los autores parece bastante razonable. No es que haya pocas galaxias espirales para z > 2, lo que pasa es que no es fácil que los veamos pues tienen que coincidir varias circunstancias de forma simultánea para que podamos obervarlas.

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