15 de octubre de 2014

Así nace un cúmulo galáctico


Vuelven los post de la línea "así nace..." Esta vez tocan los objetos más grandes del universo conocido. Me refiero a los cúmulos de galaxias. De estos objetos sabemos cómo se mantienen unidos pero desconocíamos cómo se forman. Para intentar averiguarlo los astrónomos llevan más de 20 años estudiando la galaxia MRC 1138-262, conocida como la Galaxia Telaraña, y sus alrededores.

Esta galaxia contiene un agujero negro supermasivo que actúa como una poderosa fuente de ondas de radio.Eso fue lo primero que llamó la atención de los astrónomos.

Imagen 1: Impresión artística que representa la formación de un cúmulo de galaxias en el universo temprano. Créditos: ESO / M. Kornmesser.

Esta región hasido observada de forma intensiva por diferentes telescopios de ESO desde mediados de los 90. Tras analizarla se cree que es uno de los mejores ejemplos de un protocúmulo en pleno proceso de formación. El corrimiento al rojo, y por lo tanto la distancia a la galaxia fue medida por primera vez en el observatorio La Silla.

Las primeras observaciones del instruemnto FORS del VLT descubrieron el protocúmulo y luego se hicieron otras observaciones con los instrumentos ISAAC, SINFONI, VIMOS y HAWK-I. Los datos del instrumento LABOCA han complementado los datos del óptico y del infrarrojo cercano además de una imagen de VLA de 12 horas de exposición para cruzar las fuentes e identificarlas.

Formación estelar tras la cortina

Pero a la historia de este protocúmulo le faltaban muchas piezas. Así lo sospecharon Helmut Dennerbauer y su equipo de la Universität Wien (Austria). Para añadir las piezas que le faltaban a este puzzle estudiaron el lado oscuro de la formación estelar para averiguar cuántas de las estrellas que se formaban en la galaxia estaban ocultas detrás del polvo.

Con el instrumento LABOCA del telescopio APEX observaron el protocúmulo durante 40 horas en longitudes de onda milimétrica. Carlos De Breuck, responsable científico de APEX en ESO y coautor del estudio, destaca que "esta es una de las observaciones más profundas que se han hecho con APEX y lleva esta tecnología a su límite", y no solo se ha llevado al límite la tecnología, sino la resistencia de los científicos ya que no es fácil trabajar a los 5.050 metros que se encuentra el observatorio.
Imagen 2: Región completa de la Galaxia Telaraña y alrededores obtenida con el instrumento ACS del Hubble. Créditos: NASA / ESA / G. Miley y R. Overzier (Leiden Observatory) / ACS Science Team.

La revelación de la Telaraña

Con las observaciones de APEX se observó que, comparado con el cielo circundante, se habían detectado cuantro veces más fuentes en la zona de la Telaraña. Cotejando los nuevos datos junto a los adquiridos anteriormente se ha podido confirmar que muchas de estas fuentes se encuentran a la misma distancia que el protocúmulo, por lo que debería tratarse de partes en formación pertenecientes al cúmulo.

Según explica Dannerbauer, "las nuevas observaciones de APEX añaden la última pieza que necesitábamos. [...] Estas galaxias están en pleno proceso de formación, por lo que, al igual que cuando tenemos obras aquí en la Tierra, está todo lleno de polvo".
Imagen 3: Protocúmulo donde se encuentra la Galaxia Telaraña obtenida con APEX en banda submilimétrica. Créditos: ESO.

Pero mientras observaban el lugar en el que habían descubierto este foco de nacimiento de estrellas, se llevaron otra sorpresa, y es que esperaban encontrar esta región de formación estelar en los grandes filamentos que conectan las galaxias pero la encontraron concentrada en una sola región que ni siquiera se encuentra centrada en la Galaxia Teladearaña.
Imagen 4: Mapa de señal obtenido por el instrumento LABOCA alrededor de la Galaxia Telaraña. Rodeadas con un círculo se muestra la localización de 16 SMG (SubMillimeter Galaxy). Los contornos indican el ruido en 1.3, 1.9, 2.6, 3.0, 3.7, 5.2 y 7.4 mJy/beam. El contorno con línea discontínua marca la región donde el ruido es σ < 3.0 mJy/beam, incluyendo las 16 fuentes. La densidad de la fuente es más de 4 veces supieror que en ECDFS (The Extended Chandra Deep Field-South Survey). El norte está arriba y el este a la izquierda. Créditos: Astronomy and Astrophycs / H. Dannerbauer et al.

"Queríamos encontrar la formación de estrellas oculta en el cúmulo de Telaraña, y lo logramos, pero por el camino desenterramos un nuevo misterio ya que no estaba en el lugar previsto. La mega ciudad se está desarrollando asimétricamente" concluye Dannerbauer. 

Ahora será necesario llevar a cabo más observaciones y ALMA será el instrumento perfecto para dar esos pasos y estudiar estas regiones polvorientas con mucho más detalle.
Esta investigación se ha publicado en la edición online de Astronomy & Astrophycs del 15 de octubre bajo el título “An excess of dusty starbursts related to the Spiderweb galaxy”, por H. Dannerbauer et al.

El equipo está compuesto por H. Dannerbauer (University of Vienna, Austria), J. D. Kurk (Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik, Alemania), C. De Breuck (ESO, Alemania), D. Wylezalek (ESO, Alemania), J. S. Santos (INAF–Osservatorio Astrofisico di Arcetri, Italia), Y. Koyama (National Astronomical Observatory of Japan, Japón; Institute of Space Astronomical Science, Japón), N. Seymour (International Centre for Radio Astronomy Research, Australia), M. Tanaka (National Astronomical Observatory of Japan, Japón; Kavli Institute for the Physics and Mathematics of the Universe, Japón), N. Hatch (University of Nottingham, Reino Unido), B. Altieri (Herschel Science Centre, España), D. Coia (Herschel Science Centre, España), A. Galametz (INAF–Osservatorio di Roma, Italia), T. Kodama (National Astronomical Observatory of Japan, Japón), G. Miley (Leiden Observatory, Holanda), H. Röttgering (Leiden Observatory, Holanda), M. Sanchez-Portal (Herschel Science Centre, España), I. Valtchanov (Herschel Science Centre, España), B. Venemans (Max-Planck Institut für Astronomie, alemania) and B. Ziegler (University of Vienna, Austria).
Imagen 2: Composición creada a partir de imágenes tomadas por el instrumento ACS (Advanced Camera for Surveys) del Hubble Space Telescopes con los siguientes filtros:
Banda Óptica (filtro B: 475 nm)
Banda Óptica (filtros B+I pseudogreen)
Banda Infrarroja (filtro I: 814 nm)
Agradecimientos: Davide De Martin (ESA/Hubble).

Nota de prensa:
Los secretos de la construcción de una metrópoli galáctica
Construction Secrets of a Galactic Metropolis (versión original)


Referencias:
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