El extraño caso de la galaxia Sombrero

Galaxia sombrero

La galaxia Sombrero

Una miríada de estrellas brillantes iluminan los miles de millones de galaxias que habitan en el Universo observable. El Universo observable o visible es ese dominio relativamente pequeño del Cosmos inimaginablemente vasto que podemos observar. La luz que nos llega desde regiones más distantes no ha tenido tiempo suficiente para llegarnos desde el Big Bang. Esto se debe a la expansión del espacio y al límite de velocidad universal establecido por la luz. Ninguna señal conocida puede viajar más rápido que la luz en el vacío, aunque el espacio mismo puede hacerlo, por lo que el secreto de nuestra existencia puede residir en regiones del espacio-tiempo que están mucho más allá del horizonte de nuestra visibilidad. Las galaxias del Cosmos están lejos y son misteriosas, y la Galaxia Sombrero (Messier 104)se destaca entre la multitud como uno de los más fascinantes y desconcertantes de su tipo iluminado por las estrellas. En febrero de 2020, un equipo de astrónomos anunció que la evidencia derivada del Telescopio Espacial Hubble (HST) indica que los muchos atributos extraños e inexplicables del Sombrero son el resultado de importantes fusiones de galaxias, a pesar de que su disco liso no muestra signos de una catástrofe reciente. ruptura. Sin embargo, el disco del Sombrero puede ocultar el secreto de un pasado turbulento.

El Sombrero ha sido durante mucho tiempo un objeto seductor y tentador porque parece viajar al ritmo de un tambor diferente al de otras galaxias conocidas. Muestra una mezcla desconcertante de formas que se encuentran en galaxias espirales en forma de disco (como nuestra propia Vía Láctea), así como galaxias elípticas en forma de balón de fútbol. El tentador misterio de cómo adquirió su estructura inusual se vuelve cada vez más fascinante y desconcertante con la nueva evidencia del HST.

El débil halo de la galaxia proporciona algunas pistas de chismorreos. Está salpicado de innumerables estrellas que están bien dotadas de elementos atómicos más pesados, llamados metales por los astrónomos. Esto se debe a que son estrellas de generaciones posteriores. En la terminología que usan los astrónomos, un metal es cualquier elemento atómico más pesado que el hidrógeno y el helio, por lo que el mismo término tiene un significado diferente para los astrónomos que para los químicos. El Big Bang produjo solo hidrógeno, helio y trazas de litio, pero las estrellas crearon todo el resto. La primera generación de estrellas que bailaron en el Cosmos fueron las primeras en cocinar los elementos atómicos más pesados ​​en sus corazones de fusión nuclear, y luego los enviaron gritando al espacio cuando se convirtieron en supernovas. Los metales recién forjadosfinalmente se incorporaron a generaciones posteriores de estrellas. Las primeras estrellas ( Población III) nacieron desprovistas de metales pesados , porque no existían estrellas antes que ellas para cocinarlas. La segunda generación de estrellas ( Población II) estaba casi sin metales , pero no del todo, porque estaban "contaminados" con el lote producido en los corazones ardientes de las primeras estrellas. La generación más joven de estrellas (Población I), de la que nuestro Sol es miembro, contiene la mayor cantidad de metales , habiendo recibido estos elementos de generaciones anteriores de estrellas.

Por esta razón, las estrellas con abundancia de metales pesados generalmente solo se ven en el disco de una galaxia . Las estrellas ricas en metales del Sombrero deben haber sido arrojadas a su halo , como resultado de antiguas fusiones con galaxias maduras, que estaban fuertemente dotadas de metales. La galaxia Sombrero , en su "edad adulta" actual, está más asentada que en su "juventud". También está aislado. Esto significa que no hay nada más cerca que pueda "comer". Este descubrimiento proporciona un nuevo giro en la forma en que se forman las galaxias en nuestro Cosmos.

"El Sombrero siempre ha sido una galaxia un poco extraña, que es lo que lo hace tan interesante. Las medidas de metalicidad del Hubble (es decir, la abundancia de elementos pesados ​​en las estrellas) son otra indicación de que el Sombrero tiene mucho que enseñarnos sobre galaxias montaje y evolución ", comentó el Dr. Paul Goudfrooij en un comunicado de prensa de Hubblesite del 20 de febrero de 2020 . El Dr. Goudfrooij pertenece al Instituto de Ciencias del Telescopio Espacial (STScI) en Baltimore, Maryland.

" Las observaciones del Hubble del halo del Sombrero están cambiando nuestra comprensión aceptada de la composición de las galaxias y su metalicidad ", agregó el co-investigador Dr. Roger Cohen, quien también es del STScI.

La sensibilidad del HST fue capaz de resolver decenas de miles de estrellas individuales que habitaban el vasto y extendido halo del Sombrero . El halo es la región situada más allá de la parte central de una galaxia, que normalmente está compuesta por estrellas más antiguas. Estas observaciones recientes del Sombrero son intrigantes porque muestran solo un pequeño porcentaje de estrellas más viejas y pobres en metales en el halo , además de la abundancia de estrellas ricas en metales en su disco y abultamiento central . Por lo tanto, las colisiones de galaxias antiguas y turbulentas y las fusiones importantes proporcionan una posible explicación.

Extraño y hermoso

El Sombrero ha cautivado a los observadores del cielo durante años debido a su extraña estructura y gran belleza. Sin embargo, gracias a las observaciones recientes del HST , los astrónomos ahora ven el Sombrero bajo una nueva luz. La galaxia muestra un halo extendido rebosante de estrellas ricas en metales sin apenas evidencia de las predichas estrellas pobres en metales observadas en los halos de otras galaxias. Astrónomos, analizando los datos del HST, han recurrido a sofisticadas simulaciones por computadora para encontrar una solución a este desconcertante rompecabezas que plantea un desafío a la teoría convencional de formación de galaxias. Esos resultados indican la sorprendente posibilidad de que se produjeran fusiones importantes en el pasado de esta extraña galaxia, a pesar de que la elegante y hermosa estructura del Sombrero no muestra evidencia de una interrupción reciente. Los resultados de estos nuevos hallazgos se publican en Astrophysical Journal.

"La ausencia de estrellas pobres en metales fue una gran sorpresa, y la abundancia de estrellas ricas en metales solo se sumó al misterio", señaló el Dr. Goudfrooij en el comunicado de prensa de Hubblesite del 20 de febrero de 2020 .

El Sombrero recibió su nombre porque se asemeja al sombrero mexicano de borde ancho y alto con este nombre y, observado desde la Tierra, se ve casi de canto. Esta galaxia también es muy brillante y se observa fácilmente con telescopios pequeños. Debido a su brillo, está un poco más allá del límite del ojo humano sin ayuda. La extraña y hermosa galaxia reside en el borde sur del cúmulo Virgo densamente poblado , y es uno de los objetos más masivos de ese grupo de galaxias. De hecho, su masa equivale a 800 mil millones de soles. El Sombrero tiene 50.000 años luz de diámetro y está situado a 28 millones de años luz de la Tierra.

El Sombrero también alberga una gran población de cúmulos globulares , que son colecciones esféricas de estrellas muy unidas. Se estima que esta galaxia está orbitada por casi 2.000 globulares, diez veces más que orbitan nuestra propia Vía Láctea de espiral barrada. Sin embargo, las edades de los cúmulos son similares a las edades de los que rodean nuestra galaxia, y oscilan entre los 10 y los 13 mil millones de años.

Un disco más pequeño está incrustado dentro del núcleo brillante del Sombrero y está inclinado en relación con el disco grande. La emisión de rayos X indica que el material está girando hacia el núcleo compacto de la galaxia, donde un agujero negro supermasivo reside en un secreto siniestro, esperando que su cena caiga en sus fauces voraces. Este corazón supermasivo de oscuridad pesa mil millones de veces la masa de nuestro Sol. En contraste, el agujero negro supermasivo residente de nuestra Vía Láctea pesa "sólo" 4 millones de veces la masa solar.

En el siglo XIX, algunos astrónomos sugirieron que el Sombrero era solo un disco de borde de gas luminoso brillante que rodeaba una estrella joven, que es la forma en que evolucionó nuestro propio Sistema Solar. Sin embargo, en 1912, el astrónomo estadounidense VM Slipher (1875-1969) descubrió que el extraño objeto parecía alejarse de la Tierra a 700 millas por segundo. Esa gran velocidad proporcionó algunas de las pistas más tempranas de que el Sombrero era en realidad otra galaxia y que el Universo se estaba expandiendo en todas direcciones.

¡Qué extraño!

Los astrónomos esperan encontrar generaciones anteriores de estrellas, con cantidades muy pequeñas de metales , en el halo de una galaxia, en comparación con las regiones más densamente pobladas dentro del disco principal de una galaxia . Los elementos atómicos más pesados ​​se forjan mediante el proceso de nucleosíntesis estelar , mediante el cual se crean elementos atómicos cada vez más pesados ​​a partir de los más ligeros en el núcleo ardiente de una estrella. Cuanto más tiempo una galaxia ha alojado estrellas que crean metales pesados , más rico en metales se vuelve su gas y mayor es la metalicidad de las estrellas que nacen "contaminadas" de ese gas. Estos jóvenes, de alta metalicidadlas estrellas generalmente se ven en el disco principal de una galaxia, porque aquí es donde hay una población estelar más pesada.

Sin embargo, en el misterioso caso del Sombrero, las cosas se complican debido a la presencia de una gran cantidad de cúmulos globulares que contienen estrellas viejas y pobres en metales . Normalmente se espera que tales estrellas viejas y pobres en metales viajen fuera de sus cúmulos anfitriones y se conviertan en parte del halo estelar . Sin embargo, ese proceso no funcionó en la galaxia Sombrero . El equipo de astrónomos del HST comparó sus resultados con simulaciones por computadora recientes para ver cuál podría ser el origen de una población tan numerosa de estrellas ricas en metales en el halo de esta extraña galaxia .

Sus resultados fueron sorprendentes, porque mostraron que el Sombrero pacífico, actualmente bien ordenado, había sufrido un aumento violento, o importantes eventos de fusión, hace miles de millones de años. En contraste, se cree que nuestra Vía Láctea se ha comido muchas pequeñas galaxias satélites en acumulaciones "menores" a lo largo de miles de millones de años. Sin embargo, un evento de acreción importante es muy diferente porque implica la fusión de dos o más galaxias de masa similar que están bien dotadas de estrellas de generación posterior con mayor metalicidad .

Las galaxias satélites solo contenían estrellas de baja metalicidad que estaban compuestas principalmente de hidrógeno y helio, los dos elementos atómicos más ligeros, nacidos en el nacimiento del Universo del Big Bang hace casi 14 mil millones de años ( nucleosíntesis del Big Bang ). Los elementos más pesados ​​tuvieron que ser fabricados en los abrasadores interiores de las estrellas a través de la nucleosíntesis estelar y finalmente incorporados en generaciones estelares posteriores. Este proceso fue algo ineficaz en el caso de pequeñas galaxias enanas como las que rodean nuestra propia Vía Láctea, mientras que fue considerablemente más efectivo en galaxias más grandes y mejor dotadas, como la nuestra.

Los nuevos resultados de la galaxia Sombrero son sorprendentes porque su disco liso e imperturbable no muestra signos de interrupción. En comparación, muchas galaxias que interactúan, como las icónicas galaxias Antennae , reciben su nombre de la apariencia distorsionada de sus brazos espirales que resultan de las fuerzas de marea de interacciones violentas pasadas. Las fusiones de galaxias igualmente masivas generalmente se fusionan en galaxias elípticas grandes y lisas con halos extendidos, un proceso que lleva miles de millones de años. Sin embargo, el Sombrero siempre ha viajado al ritmo de un tambor diferente, y nunca encajó del todo en la definición tradicional de espiral o espiral.galaxia elíptica . Como los inconformistas humanos, hace lo que quiere. Es una mezcla galáctica de los dos.

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