Desafío al modelo de los bulbos galácticos

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Desafiando el modelo de los bulbos galácticos

por Amelia Ortiz · Publicada 6 abril, 2017 ·
6/4/2017 de AAS NOVA


La Galaxia del Sombrero (M104), un ejemplo de galaxia con un gran bulbo central. Un estudio reciente examina cómo podrían crecer los bulbos en el centro de galaxias similares a la nuestra. Crédito: ESO.

Las galaxias de masa similar a la nuestra no tienen el bulbo ni el agujero negro con la misma masa. ¿Qué es lo que determina cuánta masa acabará en el bulbo y el agujero negro en el centro de una galaxia como la Vía Láctea?

Una teoría indica que son las fusiones con otras galaxias grandes y pequeñas las que acumulan masa en el bulbo y el agujero negro en algunos casos.  A menudo se argumenta que los bulbos “clásicos” masivos y concentrados en el centro, son causados por fusiones con otras galaxias, mientras que los pseudobulbos, menos masivos y con más forma de disco, podrían ser causados por otros medios, como violentas inestabilidades en discos ricos en gas, o por la caída no alineada de gas a lo largo de la historia cósmica.

Un equipo de científicos dirigido por Eric Bell (Universidad de Michigan) se propuso comprobar el papel de las fusiones en la formación de los bulbos, examinando los halos estelares de una muestra de 18 galaxias con la masa de la Vía Láctea, seis con bulbos clásicos teóricamente creados por procesos de fusión, y 12 con pseudobulbos, formados por otros mecanismos distintos.

Los resultados de su investigación sugieren que ni siquiera los bulbos clásicos se forman primariamente por procesos de fusión con otras galaxias. En cambio, todos ellos se forman a partir de una gran variedad de mecanismos: unos pocos han sido probablemente creados por fusiones, pero los restantes han sido probablemente causados por procesos más tranquilos como evolución secular, inestabilidades en el disco o acrecimiento de gas no alineado. Esto contradice los modelos clásicos de formación de bulbos y sugiere que serán necesarias simulaciones y observaciones más detalladas para desvelar cómo crecen los bulbos y agujeros negros en el centro de galaxias como la Vía Láctea.

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Galaxia masiva

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La galaxia monstruosa que creció demasiado rápidopor Amelia Ortiz · Publicada 7 abril, 2017 ·
7/4/2017 de Swinburne University of Technology / Nature


Ilustración de artista de la galaxia ZF-COSMOS-20115. La galaxia probablemente ha expulsado todo el gas que causó una rápida formación de estrellas y crecimiento, y se convirtió rápidamente en una galaxia roja compacta. Crédito: Swinburne University of Technology.

Un equipo internacional de astrónomos ha observado por primera vez una galaxia masiva, inactiva, en una época en la que el Universo tenía solo 1650 millones de años de edad. Los astrónomos esperan que las galaxias en esta época sean objetos de poca masa, formando muchas estrellas. Sin embargo, esta galaxia es ‘un monstruo’ y además está inactiva, según el profesor Karl Glazebrook (Swinburne University of Technology).

Los investigadores han descubierto que en un periodo de tiempo corto esta galaxia, conocida como  ZF-COSMOS-20115, formó todas sus estrellas en un episodio extremo de formación estelar. Pero dejó de hacerlo sólo 1000 millones de años después del Big Bang, convirtiéndose en una galaxia silenciosa o ‘roja y muerta’, un tipo común en nuestro Universo actual, pero no esperado en esta época tan antigua.

La galaxia es también pequeña y extremadamente densa, posee 300 mil millones de estrellas apelotonadas en una región del espacio de un tamaño equivalente a la distancia del Sol a la cercana nebulosa de Orión. Los astrofísicos todavía están debatiendo cómo las galaxias dejan de formar estrellas. Hasta hace poco, los modelos sugerían que las galaxias muertas como ésta solo podrían existir a partir de 3000 millones de años después del Big Bang.

“Este descubrimiento establece un nuevo récord a la galaxia roja masiva más temprana. Es un descubrimiento increíblemente raro y supone un nuevo problema para los modelos de evolución galáctica el explicar las existencia de estas galaxias mucho antes en el Universo”.

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Antiguo protocúmulo

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Detectan la sombra de una nube de gas en un antiguo protocúmulo

por Amelia Ortiz · Publicada 30 marzo, 2017 ·
30/3/2017 de Subaru Telescope / Monthly Notices of the Royal Astronomical Society


La distribución de galaxias en la región del protosupercúmulo hace 11500 millones de años (arriba izquierda), y la imagen de la cámara Suprime Cam del telescopio Subaru utilizada en este trabajo (derecha, imagen grande). El color rojo indica regiones más densas de hidrógeno neutro. Los cuadrados cian marcan las galaxias que pertenecen al protosupercúmulo. La distribución de gas de hidrógeno neutro no se alinea perfectamente con las galaxias. Crédito: Osaka Sangyo University/NAOJ.

Un equipo liderado por investigadores de la Universidad Osaka Sangyo ha utilizado la cámara Suprime Cam del telescopio Subaru para crear el mayor mapa de gas de hidrógeno neutro en el Universo temprano, descubriendo una nube que parece que ocupa 160 millones de años-luz, dentro y fuera de una estructura clasificada como un protocúmulo. Una nube de gas tan enorme es extremadamente valiosa para estudiar la formación de estructura a gran escala y la evolución de galaxias a partir de gas en el Universo temprano.

Las estrellas se juntan para formar galaxias, y las galaxias se agrupan formando estructuras mayores como cúmulos o supercúmulos. La materia del Universo actual está estructurada de una manera jerárquica en escalas de unos 100 millones de años-luz. Sin embargo, no podemos observar estructuras inhomogéneas en ninguna dirección o distancia a escalas mayores que esa. Un problema importante de la astronomía moderna es clarificar lo perfectamente que se mantiene la uniformidad y homogeneidad de la  distribución de la materia. Además, los astrónomos pretenden investigar las propiedades de las semillas de las estructuras de gran escala (es decir, las fluctuaciones iniciales de la materia) que existían al principio del Universo. Una comparación detallada entre las distribuciones espaciales de galaxias y gas durante las épocas tempranas del Universo es muy importante para comprender el proceso de la formación de galaxias a partir de las concentraciones de gas poco brillantes del Universo temprano.

El Dr. Ken Mawatari (Universidad de Osaka Sangyo) y sus colaboradores han desarrollado un método para analizar la distribución espacial del gas de hidrógeno neutro utilizando imágenes de galaxias en épocas tempranas. Su estrategia les permite utilizar numerosas galaxias normales como fuentes de luz que iluminan desde detrás el gas que existe entre ellas y nosotros, permitiendo investigar la distribución de dicho gas. Además, la cámara Suprime-cam está ajustada de modo que detecta la absorción de esta luz por el gas de hidrogeno neutro (el efecto de ‘imagen de la sombra’).

Los astrónomos investigaron el campo de SSA22, el antecesor de un supercúmulo de galaxias (un protosupercúmulo), en el que se formaban galaxias jóvenes de manera activa, hace 11500 millones de años, en el Universo temprano. Los resultados muestran que la absorción por gas de hidrógeno neutro es significativamente más intensa en el campo completo del protocúmulo SSA22 que en campos normales (SXDS and GOODS-N), confirmando que el entorno del protosupercúmulo es rico en hidrógeno neutro, el componente principal de las galaxias. Además, la distribución del gas no se alinea perfectamente con la distribución de las galaxias, extendiéndose difusamente por el espacio intergaláctico, ocupando toda el área estudiada, lo que significa que esta estructura de gas tiene un tamaño que excede los 160 millones de años-luz.  El descubrimiento de que una estructura de gas de este tamaño ya existía en el Universo hace 11500 millones de años es uno de los resultados sorprendentes de este estudio.

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Superburbujas de gas

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Detectan superburbujas de gas en expansión alrededor de agujeros negros masivos en el Universo joven

por Amelia Ortiz · Publicada 30 marzo, 2017 ·
30/3/2017 de  Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço / Monthly Notices of the Royal Astronomical Society


Izquierda: imagen de una radiogalaxia y una masa de gas, obtenida combinando imágenes individuales en el óptico, el infrarrojo y rayos X. Derecha: ilustración de artista de la galaxia, mostrando la emisión de chorros de material. Créditos: imagen izquierda de NASA/CXC/Durham Univ./D.Alexander et al., NASA/ESA/STScI/IoA/S.Chapman et al., NAOJ/Subaru/Tohoku Univ./T.Hayashino et al., NASA/JPL-Caltech/Durham Univ./J.Geach et al. ; imagen derecha de NASA/CXC/M.Weiss.

Un equipo de investigadores, dirigido por Sandy Morais (Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço), ha encontrado superburbujas masivas de gas y de polvo alrededor de dos radiogalaxias lejanas, a unos 11500 millones de años-luz. El objetivo es, en última instancia, averiguar el modo en que los agujeros negros supermasivos afectan a la evolución de las galaxias en las que residen.

Los investigadores utilizaron dos de los telescopios más grandes de la Tierra, el telescopio Keck II (Hawái) y el Gran Telescopio Canarias (Canarias, España) para observar TXS0211−122 y TXS 0828+193, dos potentes radiogalaxias que albergan el tipo más energético de núcleo galáctico activo (AGN) que se conoce. Esta clase de galaxias poseen los agujeros negros más masivos y las emisiones continuas de energía más potentes de que se tiene noticia.

Los investigadores descubrieron las superburbujas de gas en expansión tanto en TXS0211−122 como en TXS 0828+193, con toda probabilidad causadas por una actividad de retroalimentación en la que el AGN inyecta vastas cantidades de energía a la galaxia en la que reside, creando un potente viento que barre gas y polvo y así crea una burbuja en expansión.

El estudio de la simbiosis entre el agujero negro supermasivo y la galaxia es clave para comprender la evolución de las galaxias más masivas. La emisión en el ultravioleta del disco de acreción del agujero negro puede inhibir la formación de estrellas temporalmente al ionizar el medio interestelar, mientras que los grandes flujos de gas que se dirigen hacia el agujero negro puede provocar la inhibición permanente de la formación estelar.

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Galaxias satélite y materia oscura

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Las galaxias satélite de las afueras de la Vía Láctea coexisten con la materia oscura

por Amelia Ortiz · Publicada 30 marzo, 2017 ·
30/3/2017 de Rochester Institute of Technology / Monthly Notices for the Royal Astronomical Society
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La Gran Nube de Magallanes es una galaxia enana satélite bien conocida que se encuentra en órbita cerca de la Vía Láctea y es visible desde el hemisferio sur de la Tierra. Investigadores del RIT piensan que existen galaxias satélite “perdidas” que se encuentran escondidas en la materia oscura y no pueden observarse directamente. Crédito: ESA/NASA/Hubble.

Una investigación realizada por científicos del Instituto Rochester de Tecnología reafirma el modelo cosmológico estándar, o el paradigma de la materia oscura fría, demostrando que la gran estructura polar (un plano de galaxias satélite situado en los polos de la Vía Láctea) se formó mucho después que la Vía Láctea y que es una estructura inestable.

Los investigadores han analizado la distribución de las galaxias enanas de la Vía Láctea que forman la gran estructura polar y la compararon con simulaciones de las galaxias enanas “perdidas” que se piensa que podrían estar escondidas en la materia oscura.

Utilizando medidas de sus movimientos, los astrónomos trazaron las órbitas de las satélites de la Vía Láctea hacia atrás en el tiempo. Sus simulaciones demostraron que la gran estructura polar se rompía y dispersaba, indicando que el plano no es solamente tan viejo como se pensaba inicialmente y que se formó más tarde en la evolución de la galaxia. Esto significa que la gran estructura polar no es dinámicamente estable, por lo que puede que sea una estructura pasajera.

Existe una línea de pensamiento científico que rechaza la existencia de la materia oscura. Estas teorías ponen en duda el paradigma cosmológico estándar que acepta la presencia de una gran estructura polar de galaxias satélite y un plano escondido de galaxias invisibles por la materia oscura. Este estudio apoya la coexistencia de dichas estructuras y refuta el argumento en contra del modelo estándar del Universo.

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