Astrónomos descubren que el polvo puede escapar de su galaxia madre y perdurar en el vacío

A 5,000 millones de años luz de la Tierra (aproximadamente) se encuentra Makani, una galaxia que ha estado expulsando polvo desde hace millones de años hacia el medio circungaláctico (CGM, por su nombre en inglés); pero incluso en estas condiciones, expuesto a radiación intensa, ondas de choque y temperaturas extremas, el polvo cósmico sobrevive y se propaga.

Este fue el hallazgo de un equipo liderado por astrónomos de la Universidad de Maryland, el cual pudo observar el largo viaje de estas diminutas partículas de polvo. Gracias a la sensibilidad infrarroja del telescopio espacial James Webb (JWST), el grupo detectó emisiones de ciertas moléculas de polvo cósmico en el halo que rodea a Makani, una galaxia notoria por su viento galáctico de 100 kiloparsecs, el mayor de su tipo observado hasta ahora.

Los vientos son flujos de gas y polvo expulsados por estallidos de formación estelar, capaces de remodelar la galaxia y enriquecer el espacio circundante con elementos pesados. “En general, estos resultados proporcionan la evidencia más sólida hasta la fecha de que el polvo expulsado por los vientos galácticos podría sobrevivir el largo viaje hasta el CGM”, afirmó Sylvain Veilleux, autor principal del estudio publicado en The Astrophysical Journal. “Antes de este estudio, no se había detectado directamente polvo a tan gran escala, y el Webb fue clave para lograrlo”.

Dicho estudio revela que el polvo no solo acompaña al gas expulsado en un estallido estelar reciente, ocurrido hace unos 7 millones de años, sino que también aparece en las regiones más externas del viento generado por un episodio anterior, de 400 millones de años de antigüedad. En ambos casos, el polvo ha viajado por los ambientes más hostiles del cosmos hasta el CGM. ¿Cómo sobrevivió y cómo fue detectado exactamente?

Lo que esconde el polvo

En el polvo cósmico, entre los muchos elementos que hay, se halla un compuesto químico llamado hidrocarburo aromático policíclico, o HAP, el mismo contaminante que se encuentra en el humo del tabaco y la madera. Dicho sea eso, las observaciones del JWST se lograron gracias a una peculiar coincidencia cósmica: la distancia de Makani provoca que las señales infrarrojas emitidas por los HAP caigan justo dentro de los filtros de los instrumentos NIRCam y MIRI del telescopio espacial. Esto permitió mapear la distribución del polvo con un detalle inédito (se vale hacer la broma de que el James Webb puede detectar que una galaxia ha estado “fumando”).

Los resultados muestran que la intensidad de esas señales cambia según la distancia al centro de la galaxia. En el núcleo, los HAP son más grandes y están menos ionizados, mientras que en el halo exterior predominan moléculas más pequeñas y cargadas. Este patrón sugiere que, aunque el polvo logra sobrevivir al viaje, va erosionándose y transformándose a medida que se aleja del centro.

(Cosmic) dust in the wind

Que estas partículas de polvo hayan alcanzado el halo de Makani es sorprendente. El tiempo de tránsito se estima en 100 millones de años, suficiente para que distintos procesos destructivos, pues sí, las destruyan. Por ejemplo, al estar atrapadas en el viento galáctico, las partículas de polvo habrían estado rodeadas de gases calientes que superan los 10,000 Kelvin (más de 9,700 grados Celsius).

“Si el polvo entra en contacto con un gas a 10,000 grados, tendría que vaporizarlo. No debería sobrevivir”, dijo el profesor Veilleux en un comunicado emitido por la universidad. “Creemos que, de alguna manera, ha estado protegido del gas más caliente, probablemente por cúmulos de gas más fríos que lo protegen en una cápsula”. Der ser así, este escudo prolongaría la vida de las partículas, permitiéndoles escapar de la galaxia.

Implicaciones para la evolución galáctica

Este hallazgo es mucho más que una curiosidad: ofrece la mejor evidencia hasta la fecha de que el polvo expulsado por los vientos galácticos puede llegar al medio circungaláctico, y quizás más allá. “Cada galaxia está rodeada por un halo de gas, con entradas y salidas de gas”, explicó Veilleux. “Comprender este ciclo del gas se ha convertido en uno de los temas más candentes en los estudios sobre la evolución de las galaxias, ya que ahora sabemos que es un factor crucial”.

En efecto, el polvo desempeña un papel esencial en la formación de nuevas estrellas y planetas, al enfriar el gas y servir de andamiaje para reacciones químicas complejas. Entender su supervivencia ayuda a reconstruir cómo las galaxias reciclan y distribuyen su material a lo largo de miles de millones de años.

Makani se ha convertido en un laboratorio natural para entender la supervivencia del polvo en entornos extremos y su papel en la evolución de las galaxias. “Desde el Big Bang hasta hoy, las galaxias son, en cierto modo, seres vivos”, dijo Veilleux. “Siguen evolucionando, y ese ciclo de entrada y salida de gas es importante para saber qué ocurrirá en el futuro”.

Además, el estudio revela que el polvo no es estático: evoluciona durante su viaje. En Makani, los granos parecen fragmentarse y volverse más ionizados, lo que podría alterar sus propiedades ópticas y químicas. En palabras de los autores, el polvo cósmico no solo logra escapar de su galaxia madre, sino que lo hace dejando huellas claras de su transformación en el trayecto.

“La siguiente pregunta es: ‘¿Podremos detectar alguna vez polvo en el medio intergaláctico?’”, dijo Veilleux. “Eso sería muy emocionante porque significaría que el ciclo completo está cerrado: que el polvo no solo está en el halo de la galaxia, sino incluso más allá”.