La galaxia anular de Hoag (A1515+2146) es un anillo de materia con estrellas jóvenes y azuladas que rodea a una galaxia esferoidal central sin traza de ninguna barra que conecte ambas, aunque como tienen el mismo corrimiento al rojo, deben estar a la misma distancia y deben estar relacionados entre sí. Las teorías actuales de formación galáctica permiten la formación de una galaxia anular siempre y cuando tenga una barra central. Se ha propuesto en el caso del objeto de Hoag que dicha barra se ha disuelto. Hay muchas galaxias anulares con anillos polares como NGC 6028 (que sí tiene una barra central) y UGC 6614 (ver más abajo, aunque no son imágenes tan detalladas como la del Telescopio Espacial Hubble).

El secreto de la formación de este tipo de galaxias no es conocido todavía, aunque hay muchas teorías propuestas. La siguiente imagen de la galaxia con anillo polar NGC 4650A (también del Hubble), además de muy sugerente, permite realizar medidas muy útiles de la distribución de velocidades de las estrellas jóvenes (azuladas) en el anillo polar de materia. Estas medidas indican que estas estrellas se mueven demasiado rápido por lo que se ha sugerido que la distribución de materia oscura necesaria para explicar su movimiento podría tener forma de disco en lugar de esfera. Esta idea sugiere que los halos de materia oscura en las galaxias con anillo polar podrían ser en forma de disco a diferencia de los halos de materia oscura en las galaxias espirales y elípticas que parecen tener forma de esfera o elipsoide.

Hay un artículo muy interesante que propone analiza en detalle una galaxia con anillo polar y presenta una explicación bastante coherente y que a mí me parece bastante natural. Se trataría de galaxias tipo SBa(R) en la que los dos brazos espirales se han unido hasta confundirse en un anillo y el bulbo y la gran barra central han evolucionado hasta formar una galaxia de tipo S0 central (aquí  la clasificación de galaxias de Hubble). La explicación me gusta porque no alude a colisiones galácticas, para las que uno esperaría un resultado mucho menos simétrico, ni a dinámicas gravitatorias exóticas. Por supuesto, queda por clarificar por qué la conexión entre la barra central y el anillo se ha perdido. El artículo es Noah Brosch, Alexei Y. Kniazev, Alexei Moiseev, Simon A. Pustilnik, «On the nature of the apparent ring galaxy SDSS J075234.33+292049.8,» Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 401: 2067-2080, 25 Nov 2009 [gratis en ArXiv].

Por supuesto, hay explicaciones exóticas muy sugerentes, que yo dudo que tengan algo que ver con la realidad, pero que si así fuera sería «maravilloso.» Entre estas explicaciones la que más sugerente me resulta es la de G. Pronko, quien propone que el objeto de Hoag es un solitón del campo gravitatorio (una solución no lineal de las ecuaciones del campo). Os recuerdo que se cree que la Gran Mancha de Júpiter es un solitón (tipo vórtice) y algunos tsunamis también son solitones (aunque no todos). Un gas gravitante podría formar un solitón toroidal (una especie de vórtice) sin violar el teorema virial. Una hipótesis realmente sugerente aunque, en mi opinión, y yo trabajo en solitones, es demasiado bonita para ser verdad (ya me gustaría a mí poder ilustar mis cursos sobre solitones con una imagen de la belleza de la que abre esta entrada). Los interesados en los detalles técnicos pueden recurrir a G. Pronko, «Soliton in Gravitating Gas. Hoag’s Object,» Theor. Math. Phys. 146: 85-94, 2006114 [gratis en ArXiv].

Poniendo los pies sobre la tierra quizás habría que recordar «La historia del Objeto de Hoag,» por Ray A. Lucas (STScI). Descubierto en 1950 por el astrónomo Art Hoag quien pensó que era una nebulosa planetaria, aunque no sin cierto escepticismo, pensó que tal vez era algún nuevo ejemplo de una galaxia «patológica» (fuera de la clasificación de Hubble).  En 1974, Bob O’Connell y sus colegas la estudiaron usando espectroscopia y descubrieron que estaba a una distancia de 600 millones de años luz. El núcleo tiene un diámetro de 5 kpc (kiloparsecs), es decir, unos ~ 16.000 al (años-luz). No hay material luminoso en el vacío aparente entre el «núcleo» y el anillo cuyos diámetros interno y externo son de 23 kpc (~ 75.000 al) y 37 kpc (~ 121.000 al) . En 1987, Schweizer et al. obtuvieron imágenes en varios colores (longitudes de onda) que mostraron la formación activa de estrellas en el anillo (formado por estrellas jóvenes supermasivas), pero no fueron capaces de caracterizar la naturaleza de la galaxia central. Estudios posteriores mostraron que el núcleo es una galaxia normal esferoidal que tiene el mismo corrimiento al rojo que el anillo, luego están físicamente asociados. En noviembre de 1990, Brad Whitmore y sus colegas realizaron un catálogo de galaxias con anillo polar y objetos relacionados, incluyendo al objeto de Hoag en su lista (como objeto de tipo D).

Se conocen otras galaxias que parecen similares al Objeto de Hoag, pero lo mayoría tiene el núcleo central alargado (ovalado) como una barra. La hipótesis «oficial» de Schweizer et al. (1987) es que el anillo es un disco de acreción de material de otra galaxia resultado de una colisión y captura por parte del núcleo central del objeto de Hoag. Los restos de la galaxia capturada y destrozada se mantendrían en órbita alrededor del objeto central y adquiriría forma de anillo. Este anillo es un lugar muy activo de formación estelar por las grandes fuerzas de marea gravitatorias que lo comprimen y expanden similares a las ondas que se forman en un estanque cuando se arroja una piedra. Otros investigadores consideran esta hipótesis bastante atractiva ya que en otros objetos del mismo tipo se han observado señales en el anillo de estas fuerzas de marea, en forma de ondas de choque (no así en el objeto de Hoag). Por supuesto no todos los investigadores están de acuerdo con esta explicación.

Los interesados en más detalles técnicos sobre esta explicación del objeto de Hoag disfrutarán con los estudios de la galaxia NGC4650A, el objeto de este tipo más estudiado hasta el momento, aunque el anillo alrededor del bulbo central algunos autores piensan que es un disco. Recomiendo Andrea V. Macciò et al., «The Origin of Polar Ring Galaxies: Evidence for Galaxy Formation by Cold Accretion,» The Astrophysical Journal Letters, 636: L25, 2006 [gratis en ArXiv], y M. Spavone et al., «Chemical abundances in the polar disk of NGC4650A: implications for cold accretion scenario,» ArXiv, 8 Mar 2010 (Accepted for publication in ApJ).