revista de divulgación del Instituto de Astrofísica de Andalucía

El Moby Dick de...

La corriente estelar de la galaxia enana de Sagitario

En el verano de 1998, mi director de tesis me hizo una proposición que era difícil de rechazar. En lugar de asistir a un congreso en Sudáfrica para presentar los primeros resultados de mi tesis, me pidió que fuera a cubrir a una compañera (que también quería asistir) en una campaña de observación de galaxias enanas del Grupo Local en el Observatorio de Las Campanas en Chile. Uno de mis sueños desde que era niño era contemplar el cielo del hemisferio sur y no dudé de que esta era una oportunidad única para hacerlo con el esplendor que ofrece uno de los lugares más oscuros de la Tierra. Así que, por supuesto, acepté. 
Mi primera impresión del cielo austral fue sobrecogedora. Las regiones más densas y espectaculares de la Vía Láctea, situadas en la dirección del Centro Galáctico en la constelación de Sagitario, culminan a medianoche a primeros de septiembre. La visión de la constelación de Sagitario dominando el firmamento chileno me trajo a la memoria el descubrimiento de la galaxia enana Sagitario por Rodrigo Ibata pocos años antes (en 1994). Se trataba de la primera evidencia observacional de una galaxia satélite siendo “devorada” por la fuerza gravitatoria de la Vía Láctea. Los estudios más recientes habían encontrado que esta galaxia enana (la más cercana conocida) se extendía más de 20 grados y sus límites podrían estar muy lejos de la constelación de la que toma su nombre. Me pareció por lo tanto un objetivo muy interesante para cubrir las primeras horas de la noche en las que no tenía ningún objeto en el programa.  

Volví a la cúpula y decidí enviar un mensaje a mi colega Mario Mateo, un profesor de la Universidad de Michigan que había obtenido el primer diagrama color-magnitud de la galaxia Sagitario un par de años antes. Le propuse observar la periferia de Sagitario con la cámara de gran campo del telescopio Swope de un metro con objeto de delimitar su verdadero tamaño. La respuesta de Mario fue rápida. En su mensaje incluía un borrador de su último artículo, donde presentaba el descubrimiento de la corriente estelar de marea de Sagitario extendiéndose más de 35 grados al sur de su centro. Inmediatamente imaginé que podría existir una cola simétrica en dirección norte y le pregunté a Mario si podíamos buscarla en esa dirección. Mario se mostró muy reacio a hacerlo, argumentando que en esa dirección la corriente atraviesa el plano galáctico y sería casi imposible encontrarla debido a la alta densidad estelar y la extinción del polvo de nuestra Galaxia. Como alternativa, Mario me propuso buscar estrellas variables RR Lyrae en la corriente sur recién descubierta, con objeto de medir su distancia y determinar su orientación espacial. Esa tarea me llevó varias noches, en las que descubrí varias variables y, por fortuna, un asteroide (44821 Amadora, dedicado a mi esposa). 
Mario Mateo no pudo convencerme aquella noche de que la detección de la corriente norte era inviable y, al volver a España, empecé a planear una estrategia para encontrarla. La semana que regresé al IAC se celebraba en La Laguna la Reunión Científica de la SEA. Allí me encontré con la investigadora María Ángeles Gómez-Flechoso, que presentaba uno de los primeros modelos dinámicos de N-cuerpos de la destrucción de la galaxia Sagitario por la Vía Láctea. Su modelo confirmaba que Sagitario debería formar una corriente gigantesca de estrellas que envuelve todo el hemisferio norte. Además, este modelo predecía aproximadamente su posición en el cielo y su distancia, justo lo que necesitaba para guiar mi búsqueda. 
A finales de los noventa, ya con mi tesis terminada, llegó al Observatorio del Roque de los Muchachos en La Palma la “herramienta” que nos faltaba: la cámara de gran campo (WFC) instalada en el telescopio Isaac Newton 2.5 metros. Aunque esta cámara era una de las pocas que proporcionaban entonces un campo de visión cercano a una luna llena (30 minutos de arco), el área del cielo que teníamos que explorar era enorme. El modelo también predecía que la corriente de Sagitario se alejaba rápidamente hacia el hemisferio norte, alcanzando unos 50 kilopársecs en su apocentro en el halo de la Vía Láctea.  No eran buenas noticias.
Nuestra estrategia para buscar la corriente norte de Sagitario consistía en obtener diagramas color-magnitud de campos estelares del cielo donde el modelo predecía su posición. El objetivo era detectar el punto de separación de la secuencia principal (o etapa adulta) de su población estelar vieja, que aparece como una especie de “gancho” sumergido en la región azul del diagrama entre las estrellas de fondo de la Vía Láctea. Su presencia indicaría que existe un escombro de bajo brillo superficial de una galaxia enana en esa dirección del cielo. Sin embargo, la corriente de Sagitario solo tiene unos pocos grados de anchura aparente, por lo que no era difícil que falláramos en cazarla en nuestros apuntados. Por esa razón decidimos que no era posible tomar todos los datos de la campaña y volver a casa con las citas DAT para reducirlos a posteriori: había que obtener los diagramas color-magnitud en tiempo real en la sala de control del telescopio e ir variando la estrategia de búsqueda noche tras noche durante una campaña de casi una semana. Por la mañana, Mariángeles actualizaba su modelo con la información que las detecciones negativas nos iban proporcionando con objeto de darnos nuevos apuntados más precisos para buscarla. 
El primer fragmento de la corriente lo encontramos en la última noche de la campaña en el INT. Se encontraba en la constelación de Virgo, a unos 60 grados del núcleo de Sagitario y en una posición cercana a la prevista por el modelo para el apocentro de su órbita. La separación angular era tan grande que no estuvimos seguros de si se trataba realmente de un resto de Sagitario o el descubrimiento de otro satélite de la Vía Láctea desconocido. Recuerdo que tuvimos que usar un mapa de constelaciones (imagen página anterior) para ilustrar su posición en nuestro artículo en The Astrophysical Journal Letters publicado en 2001.  

Para confirmar que lo que encontramos era la cola norte de Sagitario, volvimos al telescopio INT en junio de 2001 para buscar más fragmentos, tomando como referencia para nuestros apuntados un modelo actualizado con nuestra nueva detección.  Encontramos dos fragmentos más en la posición prevista, confirmando sin ninguna duda que estábamos observando una corriente gigantesca de estrellas que cruzaba todo el cielo. Para la nota de prensa de nuestro artículo preparamos una visión artística sobre una perspectiva externa de Sagitario y la Vía Láctea basada en el modelo de Mariángeles. Esta imagen fue publicada en NASA Astronomy Picture of the Day en 2003 y ha ilustrado algunos libros de texto (imagen superior).  
Nuestra búsqueda de la corriente de Sagitario a primeros de este siglo, antes de que llegaran los datos de los cartografiados a gran escala del cielo (2MASS, Sloan Digital Sky Survey), fue muy parecido a buscar los restos de un barco en el fondo del mar. Esos cartografiados digitales del cielo revelaron finalmente la visión espectacular de la corriente de Sagitario envolviendo el disco de la Galaxia, confirmando todas nuestras detecciones y mostrando un excelente acuerdo con el modelo de Mariángeles. Este trabajo sobre Sagitario también inspiró mi búsqueda de corrientes estelares en otras galaxias similares a la Vía Láctea, que encontré por primera vez en 2007 mediante observaciones muy profundas obtenidas con telescopios amateurs. Podemos decir que aquella noche en Las Campanas, contemplando a Sagitario dominando el cielo chileno, fue el verdadero comienzo de mi carrera profesional. 

Referencias
Martínez-Delgado, D. et al. The Astrophysical Journal, 549, L199 (2001).
Martínez-Delgado, D. et al. The Astrophysical Journal, 601, 242 (2004).
 

DAVID MARTÍNEZ-DELGADO (IAA-CSIC)

Investigador Talentia Senior en el Instituto de Astrofísica de Andalucía (CSIC). En las últimas dos décadas su carrera investigadora ha transcurrido entre España y Alemania, incluyendo un contrato Ramón y Cajal en el IAC y uno de investigador A. Humbolt for Advance Research en el MPIA (Heidelberg). En 2018 recibió el I Premio Javier Gorosabel de colaboración ProAm en Astrofísica de la SEA por su trabajo sobre corrientes estelares con su grupo internacional de astrofotógrafos.