Cómo los campos magnéticos (especialmente los primordiales) encogen las galaxias
- Feb 18
- 4 min read
Sergio Martin-Alvarez, Adrianne Slyz, Julien Devriendt, and Carlos Gómez-Guijarro
Puedes revisar la publicación completa aquí:
Y algunas de las piezas de divulgación (en revistas y blogs) que han hablado de este trabajo:
¿De qué va esto?
Sabemos desde hace tiempo que los campos magnéticos típicos que observamos en galaxias son tan importantes para el medio interestelar (ISM) como la energía térmica o la turbulenta. Lo que está mucho menos claro es cuál es el impacto real de los campos magnéticos a la hora de “esculpir” galaxias.
De hecho, es particularmente difícil de concretar porque ni siquiera tenemos del todo claro cuál es el origen de los campos magnéticos en las galaxias. Una posibilidad es que sean de naturaleza primordial: generados en las primeras etapas del Universo. Esos campos magnéticos habrían evolucionado junto al Universo, amplificándose hasta las intensidades actuales conforme el gas y la materia oscura colapsan para formar las primeras galaxias.
Por desgracia, hoy en día nos cuesta muchísimo determinar si el campo magnético primordial del Universo era débil o fuerte. ¿Por qué? Porque observarlo directamente implicaría encontrar los campos más “prístinos” del Cosmos, que probablemente residen únicamente en los grandes vacíos cósmicos… justo donde la señal magnética también es más débil. Los telescopios necesarios para hacer esa observación están muy por encima de nuestras capacidades técnicas actuales.
Podemos buscar firmas indirectas de campos magnéticos primordiales, por ejemplo en observaciones del fondo cósmico de microondas (CMB), pero el ruido y la contaminación de otras fuentes hacen que su señal específica sea muy difícil de aislar.
Lo que sí que podemos observar es galaxias, y también sus campos magnéticos. Así una pregunta natural que nos podemos proponer es: ¿qué pueden decirnos las galaxias sobre el campo magnético primordial del Universo?, y ¿cómo cambian los campos magnéticos a las galaxias mientras evolucionan?
¿Cómo respondemos estas preguntas?
Usamos el código magnetohidrodinámico RAMSES para generar simulaciones cosmológicas de la formación de una galaxia espiral. Estas simulaciones combinan un modelo realista del entorno de las galaxias (lo cual exige cubrir escalas enormes) con resoluciones espaciales extremadamente altas dentro de la galaxia que nos interesa. Para ejecutarlas necesitamos superordenadores: utilizamos el sistema DiRAC Complexity, operado por los Servicios de Informática de la Universidad de Leicester, que forma parte de la infraestructura HPC de STFC DiRAC (www.dirac.ac.uk).
Simulamos la misma galaxia varias veces, variando parámetros como la retroalimentación estelar (feedback; es decir, si las estrellas explotan al final de sus vidas y de qué manera). Pero lo más importante es que repetimos la simulación una y otra vez cambiando exclusivamente las condiciones iniciales del campo magnético. Este experimento controlado nos da una visión particularmente limpia del papel que juegan los campos magnéticos en la formación y el crecimiento de una galaxia.
“Tras su colapso, campos magnéticos fuertes pueden reducir de forma significativa la escala radial del disco de gas conforme la galaxia crece. Tras 3 miles de millones de anos de evolucion, el campo más intenso que estudiamos (10^{-10} Gauss) reduce la escala radial del gas a la mitad del caso sin magnetismo significativo. Anclado a través de la formación estelar, el tamaño del disco estelar también se reduce de manera drástica. Ambas reducciones van acompañadas de una transferencia de momento angular hacia el exterior de la galaxia, reflejada en la disminución del parámetro de rotación.”
¿Qué hemos descubierto?
Aquí viene lo interesante. Curiosamente, algunas propiedades “características” de la galaxia, como la cantidad total de estrellas formadas, no se ven afectadas por los campos magnéticos que estudiamos. Otros trabajos ya habían apuntado esto, así que no fue una gran sorpresa: sugiere que, en primera aproximación, la formación estelar en nuestra galaxia simulada está regulada por el juego entre la masa que cae en la galaxia y las explosiones de supernovas, mientras que los campos magnéticos no alteran dramáticamente la masa estelar final.
Sin embargo, sí encontramos indicios de que, con campos magnéticos más fuertes, las estrellas se forman más cerca del centro de la galaxia. Además, vemos claramente que algunas propiedades cambian de manera sistemática según el campo primordial: en particular, la galaxia parece encogerse y perder momento angular específico (es decir, disminuye la cantidad de rotación por unidad de masa). En la gráfica inferior se aprecia esta reducción de radio, que puede acercarse al 50%.
Esto sugiere que la presencia de campos magnéticos fuertes pueden afectar a la evolución y a las propiedades de las galaxias. Y, quién sabe: quizás algún día podremos usar precisamente estas galaxias para descubrir cómo de fuerte fue el campo magnético primordial de nuestro Universo.
¿Dónde puedo leer más?
Bueno, si quieres profundizar, te recomiendo leer el artículo completo. Hay muchos resultados interesantes que no he contado aquí —y, por supuesto, con mucho más detalle científico.
Aquí tienes el enlace:
¡Y no dudes en escribirme si te surgen preguntas!
Un saludo!
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