24 de julio de 2013

El escultor y sus gases

¿Qué determina el número de nuevas estrellas que se formarán en una galaxia? Es una pregunta clave para comprender cómo una galaxia crece y evoluciona. La respuesta a esa pregunta puede estar en la galaxia NGC 253, también conocida como galaxia del Escultor, situada a 11.5 millones de años luz en la constelación de Sculptor.

Imagen de la galaxia del Escultor captada por el VLT Survey Telescope (VST). La imagen es probablemente la mejor imagen de amplio campo jamás tomada de este objeto y de sus alrededores. Créditos: ESO/INAF-VST Acknowledgement: A. Grado/L. Limatola/INAF-Capodimonte Observatory.

Además de ser una galaxia vecina, es la galaxia con estallido de formación estelar más cercana visible desde el hemisferio sur. El encargado de ofrecernos la respuesta ha sido el conjunto de ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array), ya que usando 16 de sus antenas se han detectado unas humeantes columnas de gas denso y frío huyendo del centro del disco galáctico.

Expulsión de gas

Analizando las medidas, hay evidentes muestras de que la galaxia lanza más gas al exterior del que absorbe, limitando el combustible para crear nuevas estrellas. Alberto Bolatto, de la University of Maryland (Estados Unidos) afirma que “con la extraordinaria resolución y precisión de ALMA, podemos ver claramente, y por primera vez, concentraciones masivas de gas frío expulsadas por ondas expansivas de intensa presión creadas por las estrellas jóvenes”. Se piensa que esto pudo ser habitual en las primeras galaxias del Universo.

Visualización tridimensional de las observaciones de ALMA del gas frío de monóxido de carbono en la galaxia del Escultor. El eje vertical muestra la velocidad y el horizontal la posición en la zona que ocupa la parte central de la galaxia. Los colores representan la intensidad de la emisión detectada por ALMA, siendo el rosa la emisión más fuerte y el rojo la más débil. Estos datos han sido utilizados para mostrar cómo grandes cantidades de gas frío salen eyectados desde las partes centrales de esta galaxia. Esto hará que el proceso de formación de la siguiente generación de estrellas sea más complicado. Créditos: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/Erik Rosolowsky.

Este resultado explicaría el hecho de que se hayan encontrado tan pocas galaxias altamente masivas, ya que las simulaciones indicaban que las galaxias más antiguas deberían tener mucha más masa y muchas más estrellas de las que tienen realmente. Y la clave para que esto no suceda parece estar en la expulsión de esos gases, evitando así la formación estelar. Gracias a los nuevos resultados de ALMA "ahora podemos ver, paso a paso, la progresión de cómo el estallido pasa a convertirse en gas escapando" señala Fabian Walter, del Max-Planck-Institut für Astronomie en Heidelberg (Alemania).

Alta velocidad

La cantidad del gas eyectado por la galaxia estima que es equivalente a una masa de 10 veces la de nuestro Sol por año, aunque tal vez la cantidad sea superior. La velocidad a la que se escapa es de una magnitud difícil de imaginar: entre 150.000 y 1.000.000 de Km/h. Ocurre que la cantidad de gas eyectado es mayor que el gas que se emplea en formar estrellas en el mismo período de tiempo, lo cual indica que la galaxia podría quedarse sin gas en unos 60 millones de años.

Esta imagen comparativa de la brillante y cercana galaxia espiral NGC 253, también conocida como la Galaxia del Escultor, muestra la imagen infrarroja del telescopio VISTA de ESO (izquierda) y una nueva imagen detallada de los chorros de gas frío que escapan, obtenida en los rangos milimétricos por ALMA (a la derecha). Créditos: ESO/ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/J. Emerson/VISTA Acknowledgment: Cambridge Astronomical Survey Unit.

"Antes de ALMA, no había forma de ver este tipo de detalles” declara Walter, que espera con impaciencia que el instrumento esté a pleno rendimiento con sus 66 antenas. Cuando eso ocurra, podremos determinar el destino final del gas expulsado por el viento, lo cual nos revelará si los vientos provocados por los estallidos de formación estelar reciclan el material que forma a las estrellas o realmente se lo arrebatan al entorno.
Esta investigcaión se presenta en el artículo “The Starburst-Driven Molecular Wind in NGC 253 and the Suppression of Star Formation”, por Alberto D. Bolatto et al., que aparece en la revista Nature el 25 de Julio de 2013. 

El equipo está compuetso por A. D. Bolatto (Departamento de Astronomía, Laboratorio de Astronomía Milimétrica y Joint Space Institute, Universidad de Maryland, EE.UU.), S. R. Warren (Universidad de Maryland), A. K. Leroy (Observatorio Nacional de Radioastronomía, Charlottesville, EE.UU.), F. Walter (Instituto Max-Planck de Astronomía, Heidelberg, Alemania), S. Veilleux (Universidad de Maryland), E. C. Ostriker (Departamento de Ciencias Astrofísicas, Universidad de Princeton, EE.UU.), J. Ott (Observatorio Nacional de Radioastronomía, Nuevo México, EE.UU.), M. Zwaan (Observatorio Europeo Austral, Garching, Alemania), D. B. Fisher (Universidad de Maryland), A. Weiss (Instituto Max-Planck de Radioastronomía, Bonn, Alemania), E. Rosolowsky (Departamento de Física, Universidad de Alberta, Canadá) y J. Hodge (Instituto Max-Planck de Astronomía, Heidelberg, Alemania).
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