Virgo virtual

Rhys Taylor es un astrofísico que trabaja observando galaxias en la banda de 21 cm, algo que él define como "mayormente, observar estática". También escribe una serie de blogs que leo habitualmente: Physicists of the Caribbean (porque hizo un postdoc en Arecibo), y sus spin-offs Little Physicists and Decoherency. Me encanta su estilo, su humor, y las cosas que cuenta (si bien es muy verborrágico, y sus notas son larguísimas, algo que yo aprendí a evitar). Allí cuenta y muestra cuestiones astronómicas, muchas veces ilustradas con la maestría de su segunda pasión, las animaciones CGI, hechas en la computadora.

Hace unos meses, justo cuando yo estaba escribiendo sobre el cúmulo de Virgo y sus galaxias, Rhys publicó una visualización preciosa, Virgo Virtual Visuals. Esta es una imagen.

No es una foto, como la mía, sino una visualización basada en las imágenes de las galaxias hechas como parte del proyecto SDSS. Rhys recortó cada galaxia del cúmulo, limpió y procesó las imágenes, y las acomodó en un mapa que parece una foto. Pero no sólo esto: usando los mejores datos disponibles de la distancia a cada galaxia individual, su mapa es tridimensional. Es mucho mejor que una foto, ya que se puede navegar a través del cúmulo como nunca podremos hacerlo en la vida real. Preparó un videíto con un vuelo (pónganlo en full screen):

¿No es una preciosidad? Traten de identificar las galaxias principales del cúmulo, que hemos comentado aquí, y seguirlas durante el vuelo: M87, M49, M86 y la cadena de Markarian...

Pero esto no es todo. Aburrido durante la cuarentena del Covid-19 en Praga (ahora trabaja en Praga, habiendo escapado de las selvas caribeñas), decidió incorporar interactividad a su visualización. Y lo hizo explotando las posibilidades 3D de la internet moderna, ya que la visualización entera es un archivo html que se puede usar dentro del propio navegador. Es un archivo medio gigante, de 90MB, así que conviene descargarlo y abrirlo localmente, a menos que tengas una conexión súper rápida (que no es el caso en Bariloche). El enlace es éste: Virgo Virtual Visuals.

Tiene unos poco controles bastante fáciles de usar, que permiten acercarse, alejarse y moverse alrededor del cúmulo. Y una opciones (un poco intrusivas, para mi gusto) que permiten sacar o poner elementos: escala, etiquetas y tipos de galaxias.

A propósito de éstas, la nomenclatura no es obvia: ETG (early type galaxies, tipo temprano) y LTG (late type galaxies, tipo tardío). ¿Qué es esto del tipo temprano y tardío? ¿Acaso las galaxias evolucionan y envejecen? Sí y no. Las galaxias evolucionan, como hemos contado más de una vez, mediante colisiones y fusiones. Pero las denominaciones de tempranas y tardías no tienen nada que ver con esto. Es una de esas cosas que quedan fosilizadas en la tradición, y nunca se van del todo. Como el bang del Big Bang, pero en este caso ni siquiera es un nombre marketinero. El culpable, en este caso, es el mismísimo Edwin Hubble, de galáctica fama.

Básicamente, las ETG son galaxias suaves, sin estructura, tirando al cremita (los astrónomos dicen rojo, pero es un beigecito), compuestas mayormente por estrellas ancianas y se han quedado con poco gas interestelar. Las galaxias elípticas son de este tipo. Las LTG tienen todavía mucho gas, están activamente formando estrellas, lo cual les da un color mucho más azulado. Tienen además generalmente bastante estructura, típicamente espiral, como la Vía Láctea. Como se ve, ¡la denominación es más bien al revés! Aunque ni siquiera, porque la evolución de las galaxias no es tampoco así de lineal. Nadie sabe por qué Hubble inventó estos nombres, ya que él mismo, en una nota de pie de página, reconoce que no se refiere a la edad cronológica de las galaxias, sino a la complejidad de sus estructuras cuando se las acomoda en un diagrama que él inventó:

La visualización permite encender y apagar independientemente las galaxias tempranas y tardías, y apreciar una segregación morfológica: las galaxias tempranas tienden a amontonarse, mientras que las tardías están más dispersas, incluso formando la periferia del cúmulo. ¿Por qué pasa esto? La verdad que no se sabe, y es un tópico de intensa investigación entre los galactólogos. ¿Acaso las elípticas están en el fondo de un pozo gravitacional que ellas mismas crean, y la espirales caen hacia ellas? En el cúmulo de Virgo, las ETG forman un esqueleto alargado, que ya mencioné en aquella nota.

Otra cosa interesante que se puede visualizar con una herramienta como ésta es que Virgo no es un cúmulo monolítico, sino que está formado por varias componentes. También mencionamos este aspecto cuando revisamos mi foto. Las dos componentes principales son las que están dominadas por dos grandes galaxias tempranas, M87 y M49, pero hay otras, grandes y chicas, que pueden apreciarse bien moviéndose alrededor.

¿Cómo sabemos la distancia a estas galaxias, si están tan lejos que ningún método geométrico funciona? La clave la descubrió Hubble, quien cuando no estaba inventando terminologías absurdas era bastante genial. En la luz de cada galaxia está escondida su distancia, codificada como la velocidad a la que se aleja de nosotros arrastrada por la expansión del universo. Hoy en día se puede medir esta velocidad con enorme precisión, del orden de 1 km/s (¡a millones de años luz!). Pero superpuesto a este alejamiento está la velocidad propia de cada galaxia dentro de su cúmulo, y no es fácil desentrañar los dos efectos. Según Rhys, este es el punto más débil de la visualización, ya que la posición en la tercera dimensión es mucho más incierta que en las otras dos. Igual, me encantó.

Se acaba de publicar la decimosexta edición del catálogo SDSS, con un par de millones de galaxias y quasars, y estaría buenísimo poder usarlo para navegar interactivamente en 3D. No sé si Rhys hará algo, pero estaré atento. Pronto DESI llevará ese número a un par de decenas de millones, y nuevos telescopios espaciales como Euclid de la ESA y WFIRST de la NASA medirán redshifts a cientos de millones de galaxias. Antes del fin de la década la "tensión" en la constante de Hubble se habrá resuelto.

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Todas las imágenes son de Rhys Taylor, o generadas con la visualización de Rhys Taylor, quien gentilmente accedió a que difundiera aquí su trabajo. No se pierdan sus otras visualizaciones, en su página web.

E Hubble, Extra galactic nebulae, Astrophysical Journal 64:321-369 (1926). Allí dice que: "“Early” and “late,” in spite of their temporal connotations, appear to be the most convenient adjectives available for describing relative positions in the sequence." Ah, bueno.