Catálogo SAMI: Miles de galaxias revelan sus secretos utilizando tecnología de punta.

Los conocimientos que se tienen sobre las galaxias no son pocos pero aún así existen muchos secretos por descubrir, uno de ellos, quizá el más importante es el secreto que guarda el universo sobre la formación y evolución de las galaxias.

Las galaxias son complejas a nivel de composición, hay muchas variables sobre lo que pueden y lo que no pueden tener, eso dificulta el estudiarlas pues no hay dos iguales, a esto se le suma la interacción entre dichos componentes lo cual complica aún más la situación. Para poder entender el origen de las galaxias se usan simulaciones que intentan recrear este origen, para ello se requiere de mucha información sobre estas.

La masa es fundamental para el estudio, así como el ambiente que presenta la galaxia. De igual forma el momento angular (la magnitud del movimiento circular), la energía de unión, el gas, las fracciones de materia oscura (materia de la que se compone la mayor parte del universo, invisible para el ojo), los efectos estocásticos, es decir procesos al azar, y el hecho de que cada  galaxia se observa desde un ángulo distinto son factores importantes para darse una idea general de una galaxia. Surgió también la necesidad de analizar la estructura interna de las galaxias, impulsando así el uso de los espectrómetros con una unidad de campo integral (IFU, por sus siglas en inglés), un instrumento que combina capacidades de espectrógrafo (análisis de propiedades de las partículas de luz emitida) y de imagen.

El mapeo (survey) o inspección de galaxias SAMI, tiene la meta de medir la masa y el ambiente de un amplio ejemplar de galaxias. Las preguntas específicas que busca responder son: 1) ¿cuál es el rol físico del ambiente en la evolución de galaxias?, 2) ¿cuál es la interacción entre el flujo de gas y la evolución de galaxias?, 3) ¿cómo se forma el gas y el momento angular en la evolución de galaxias? Para esto se compararon galaxias observadas con galaxias emuladas, en el proceso inicial algunos parámetros fueron similares mientras que otros no lo fueron. El mapeo tomó lugar del año 2013 al 2018 observando más de 3000 galaxias y varios cúmulos.SAMI resalta entre mapeos de estudios semejantes debido a su forma de captar los datos de las galaxias; el sistema de recolección de información se realiza con fibras, estas reciben y transportan dicha información, pero el uso de fibras no es lo que lo hace diferente, si no la cantidad, mientras otros mapeos tienen muy pocas fibras por galaxia SAMI tiene 61 fibras para una sola galaxia, siendo capaz de enfocar cada fibra a una parte específica de la galaxia dando así datos mucho más detallados lo cual permite un mayor entendimiento de la estructura interna, clave para la comprensión general de las galaxias. Estas 61 fibras están ‘empaquetadas’ en lo que llaman un ‘hexabundle’, sin embargo, no hay uno solo, hay 13 de estos, lo cual permite recolectar información de varias galaxias a la vez haciendo más provechosa la toma de datos. El survey de SAMI fue el primer proyecto de este tipo con estas características en ser llevado a cabo. La figura 1 (Croom et al. 2012) muestra la forma del Hexabundle.

Este artículo es la tercera y ultima publicación de los datos de SAMI Galaxy Survey (http://sami-survey.org/). SAMI es el Sydney-AAO (Australian Astronomical Observatory) espectrógrafo de campo integral de objetos múltiples en el telescopio anglo-autraliano (AAT), adjunto al espectrógrafo AAOmega. Permite observaciones simultaneas de 12 objetos y una estrella de calibración usando paquetes hexagonales de fibra optica. Cada paquete contiene 61 fibras opticas que crean un campo de vista de 15 arcsec. Los astronomos pueden obtener información espectroscópica en diferentes regiones de el mismo objeto (galaxia). El survey de galaxias SAMI comenzó en Marzo 2013, y fue el primero de este tipo de surveys. La muestra completa incluye 3068 galaxias junto con otros datos importantes, en un rango amplio de masas estelares. Incluye corrimientos al rojo entre 0.004 < z < 0.095 (equvalente a 0 – 1.3 billones de años atras). Los datos estan abiertos al público aqui http://sami-survey.org/node/902.

Edoardo Tescari

Las galaxias observadas se clasificaron en grupos primarios y secundarios dependiendo de su masa y del corrimiento al rojo (redshift). El corrimiento al rojo es un fenómeno que resulta de la expansión del universo, la cual sucede desde el big bang. Consta de la alteración del color observado de la galaxia hacia el rojo, es decir que no se observa el color real, se observa un color más cercano al rojo en la escala de colores. Este efecto es importante en la astronomía pues es un indicador de la distancia de los cuerpos celestes a la Tierra, mientras mayor sea la distancia mayor será el corrimiento al rojo.

SAMI es capaz de cubrir redshift de 0 a alrededor de 0.1, lo cual equivale a galaxias entre 0 y 1.3 billones de años atrás.

La expansión del universo podemos verla como un globo que se expande, este contiene en su superficie las galaxias, al expandirse las galaxias se separan entre sí pero no porque se movieron a través de la superficie, sino porque la misma superficie fue la que se estiró. Ésta es la analogía del globo de Hubble, en ella se ven las galaxias en un plano superficial cuando en realidad están repartidas en un espacio tridimensional, sin embargo, el concepto es el mismo.

Se usó un catálogo como base para referenciar las estrellas, el catálogo del survey GAMA, con el espectrógrafo AAOmega, se realizaron los hallazgos que se muestran en la figura 3 de Croom et al, en la cual los objetivos se ubican dependiendo de su redshift (z) y de su ubicación en el cielo (RA). Los puntos rojos y magenta son los más importantes pues representan galaxias clasificadas como primarias y secundarias respectivamente.

En el artículo se da información detallada de las galaxias observadas en el survey SAMI así como datos extra como cinemática estelar, población estelar y líneas de emisión (líneas que genera el espectro de la luz recibida). Para esto se realizan una serie de correcciones y mejoras a la información obtenida para que pueda así ser utilizada y obtener el producto final.  La información también es dada para (cúmulos de galaxias), son 8 en total y son de gran utilidad para los estudios evolutivos de estas.

Yo he sido parte de el survey de galaxias SAMI desde 2014. Yo soy un astrónomo teórico, por lo tanto no fuí parte de las observaciónes. Mi área de trabajo en el prográma de investigación fue comparar simulaciones de formación y evolución de galaxias con las galaxias observadas por SAMI. La comparación de las observaciones con las simulaciones es crucial para SAMI porque las simulaciones pueden ayudarnos a explicar lo que estamos observando y guiar observaciones futuras. A pesar de que dejé el area de la Astronomía en el 2017, estaba interesado en participar in este artículo (mi rol fue ayudar en control de calidad de datos) porque representa la culminación de un programa de investigación exitoso. Otras investigaciones usarán y ayudarán a expandir esta valiosa muestra de galaxies. 

Edoardo Tescari

Para concluir, los proyectos como SAMI, que captan la imagen y también el espectro, son solo el inicio del siguiente paso en esta rama de la astronomía, pues para obtener los datos necesarios para procesos como simulaciones de formación de galaxias y estudios de cinemática es necesario obtener información de amplios ejemplares de galaxias, así como que sean de alta resolución tanto en el ámbito espacial como en el espectro. Distintos proyectos similares a este están siendo puestos en marcha como lo es el de `Propiedades de galaxias de mediana edad con campo espectroscópico integral´ (MAGPI por sus siglas en inglés) y se espera que en el futuro cercano aún más se lleven a cabo. (Mencionar brevemente cuáles). 

Comprender la formación de las galaxias así como su desarrollo y funcionamiento es de alta importancia pues vivimos en una de estas y abundan en el universo, comprender lo que nos rodea es clave para el avance y proyectos como SAMI facilitan la información base que puede llevar a un mejor entendimiento del cosmos.

Invito a todos los interesados a explorar la muestra presentada en este artículo, 3068 galaxias. Los datos estan abiertos a público e incluyen observaciones (ya limpias y listas para ser usadas) poblaciones estelares, dinámica de galaxias y propiedades de gases ionizados. Los datos se pueden encontrar en línea a través de el centro de datos astronomícos Australianos (https://datacentral.org.au/).

Edoardo Tescari

Para un vistazo más amplio y profundo del tema se recomienda analizar el artículo así como la página web de SAMI (http://sami-survey.org/). Allí se encuentra la página https://datacentral.org.au/, en ella está toda la información obtenida por SAMI la cual es totalmente gratis y de libre acceso para cualquier persona que desee o necesite utilizarla.

Texto escrito por Johan Murillo

Bibliografía
 [1] The Sydney-AAO Multi-object Integral field spectrograph, Croom et al. (2012, MNRAS, 421, 872-893)
[2] The SAMI Galaxy Survey: the third and final data release, Croom et al. (2021, MNRAS, 505, 991-1016)
[3] Globo de Hubble: https://astronomia.com.ar/un-nuevo-capitulo-en-la-expansion-del-universo/