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Astrónomos miran por primera vez a la zona donde se forma la mayoría de las estrellas

Este logro fue posible usando el observatorio Karl G. Jansky Very Large Array (VLA), de la Fundación Nacional de Ciencia de EE. UU., y el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA)

OBSERVATORIO ALMA/DICYT Un equipo de astrónomos observó por primera vez el lugar exacto donde nació la mayoría de las estrellas presentes hoy en el Universo. Este logro fue posible usando el observatorio Karl G. Jansky Very Large Array (VLA), de la Fundación Nacional de Ciencia de EE. UU., y el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), para observar galaxias distantes tales y como eran hace unos 10.000 millones de años.

En ese entonces, el Universo se encontraba en pleno auge de formación estelar. De hecho, la mayoría de las estrellas que vemos hoy nació en esa época.

“Sabíamos que las galaxias de esa época formaban estrellas con profusión, pero no sabíamos cómo eran esas galaxias, porque están rodeadas de tanto polvo que casi no nos llega luz visible de ellas”, comenta Wiphu Rujopakarn, del Instituto Kavli de Física y Matemática del Universo de la Universidad de Tokio (Japón) y de la Universidad Chulalongkorn (Bangkok, Tailandia), autor principal del artículo donde se consigna este hallazgo.

A diferencia de la luz visible, las ondas de radio pueden atravesar el polvo. Aun así, para revelar los detalles de galaxias tan distantes y tenues, los astrónomos tuvieron que realizar las observaciones más sensibles hechas hasta entonces con el VLA.

Las nuevas observaciones realizadas con el VLA y con ALMA permitieron responder preguntas de larga data sobre los mecanismos responsables de todo el proceso de formación estelar en esas galaxias. Los astrónomos descubrieron que estos intensos procesos de formación se daban frecuentemente a lo largo y ancho de todas las galaxias observadas, mientras que en las galaxias de hoy estos procesos se dan con semejante profusión en zonas mucho más pequeñas.

Para conseguir este hallazgo los astrónomos estudiaron el campo ultraprofundo del Hubble, una pequeña porción del cielo escudriñada por el telescopio espacial Hubble de la NASA desde 2003. El Hubble tomó fotografías de muy larga exposición en esa área para detectar galaxias del Universo lejano, y numerosos programas de observación siguieron haciendo lo mismo con otros telescopios.

“Usamos el VLA y ALMA para alcanzar las profundidades de estas galaxias, más allá del polvo que oculta sus entrañas a la vista del Hubble”, explica Kristina Nyland, del Observatorio Radioastronómico Nacional de Estados Unidos (NRAO, en su sigla en inglés). “El VLA nos mostró dónde ocurría la formación de estrellas, y ALMA reveló el frío gas que sirve de combustible para ese proceso”, agrega.

“En este estudio realizamos la observación más sensible a la fecha con el VLA”, afirma Preshanth Jagannathan, también de NRAO. “Si tomaras tu teléfono celular, que transmite una señal de radio muy débil, y lo alejaras a más del doble de la distancia que hay hasta Plutón, cerca de los límites exteriores del Sistema Solar, su señal nos llegaría más o menos tan fuerte como la de estas galaxias que detectamos”, compara.

Nuevas observaciones demuestran que las galaxias antiguas siguen creando estrellas

El proyecto CALIFA ha permitido detectar, en tres galaxias elípticas, unos brazos muy tenues donde se están formando estrellas. Los datos, obtenidos con el telescopio de 3,5 metros del Observatorio de Calar Alto, contradicen la creencia generalizada de que en las galaxias viejas no nacen estrellas.

Las galaxias elípticas se caracterizan por su forma esferoidal, carente de rasgos destacables, y por un color rojizo que procede de una población estelar muy envejecida. Se trata de galaxias muy masivas donde la formación de estrellas se detuvo hace miles de millones de años. Sin embargo, un equipo internacional de astrónomos ha hallado, en tres galaxias elípticas del universo cercano, una estructura muy tenue similar a los brazos de las galaxias espirales que alberga estrellas en formación.

“Según nuestra visión actual, los diseños en forma de grandes espirales se asocian con las galaxias con forma de disco, como la Vía Láctea o M101. Estas son, generalmente, regiones donde la formación estelar se dispara. De ahí que nos sorprendiera descubrir rasgos similares en galaxias elípticas donde, en principio, no se forman estrellas”, apunta Jean Michel Gomes, investigador del Instituto de Astrofísica y Ciencias del Espacio (IA) de Oporto (Portugal) que encabeza el estudio.

Composición de las tres galaxias elípticas estudiadas, con la estructura en forma de brazos espirales delineada en contornos. Fuente: sondeos SDSS y CALIFA.

El hallazgo de estos brazos espirales, extremadamente tenues, ha sido posible gracias a CALIFA, un proyecto desarrollado en el Observatorio de Calar Alto que emplea la técnica conocida como espectroscopía 3D, que permite cartografiar galaxias enteras y generar mapas de sus distintas propiedades, como la edad de sus estrellas, su velocidad o su composición química. Los datos de CALIFA han sido combinados con las imágenes del sondeo SDSS.

“Nunca hubiéramos podido detectar rasgos tan débiles sin CALIFA -señala José Manuel Vílchez, investigador del Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA-CSIC) que participa en el trabajo-. Con las técnicas tradicionales estructuras así quedaban diluidas por la luz de fondo de las estrellas, pero la sensibilidad espectral de CALIFA ha abierto un nuevo escenario en el estudio de las galaxias elípticas”.

Comparación entre una galaxia espiral y una elíptica (la relación de tamaños no corresponde a la realidad). A la izquierda, M101, una galaxia de disco con una estructura de brazos espirales que alberga brotes de formación estelar. La imagen, tomada por César Blanco con el telescopio de 1,23 del Observatorio de Calar Alto, fue la ganadora del concurso de astrofotografía de 2016. A la derecha, imagen de ESO 325-G004, una galaxia elíptica gigante que no muestra rasgos definidos. Fuente: NASA, ESA, The Hubble Heritage Team, J. Blakeslee.

Estas estructuras espirales, donde se están formando estrellas masivas, constituyen una prueba de que las galaxias elípticas, en apariencia mortecinas, aún mantienen un leve crecimiento en sus regiones externas. Sin embargo, aún se desconoce si estos brotes de formación estelar son sus últimos vestigios de actividad o si se trata más bien de un rejuvenecimiento debido a la interacción con galaxias menores.

La búsqueda y el estudio de este tipo de estructuras resulta fundamental para comprender la historia de las galaxias elípticas que, se cree, se forman mediante procesos de fusión de galaxias y contienen en torno a la mitad de las estrellas que el universo ha producido a lo largo de su historia.

Referencia:
J. M. Gomes et al. “Spiral-like star-forming patterns in CALIFA early-type galaxies”. Astronomy & Astrophysics, 585, A92 (2016) DOI: http://dx.doi.org/10.1051/0004-6361/201525974

Los agujeros negros pueden bloquear la formación de estrellas

Que los agujeros negros supermasivos son algo que va más allá de los que una mente humana pueda comprender, es evidente: todavía nos falta mucho para entenderlos. Que sus magnitudes y efectos escapen a lo que el ser humano puede concebir, ya empieza a sorprender. Que cada vez se descubran agujeros negros más grandes y con efectos más “atroces” es inquietante.

Gracias al observatorio espacial Herschel de la ESA, los astrónomos han descubierto que el viento generado por un agujero negro está barriendo la galaxia en la que se encuentra, llevándose consigo la materia prima necesaria para formar nuevas estrellas.

Los agujeros negros supermasivos se encuentran en el centro de la mayoría de las galaxias, y son objetos extremadamente densos y compactos cuya masa puede ser millones o miles de millones de veces superior a la de nuestro Sol.

Muchos de ellos, como el que ocupa el centro de nuestra Vía Láctea, son relativamente pasivos, pero otros están destruyendo su entorno con gran voracidad.

Los agujeros negros no sólo engullen el gas que los rodea; a veces también lo expulsan en forma de potentes chorros o vientos. Los astrónomos sospechaban desde hace tiempo que estos escapes de materia podrían ser los responsables de vaciar a las galaxias de gas interestelar, y en particular de las moléculas a partir de las que se forman las nuevas estrellas.

Con el paso del tiempo estos vientos acabarían afectando a la actividad de formación de estrellas en la galaxia, pudiendo llegar a detenerla por completo.

Sin embargo, hasta la fecha no se había logrado estudiar este proceso. Los astrónomos habían detectado fuertes vientos en las inmediaciones de los agujeros negros gracias a los telescopios de rayos X, y habían descubierto escapes de gas a gran escala a través de las observaciones en el infrarrojo, pero nunca habían observado estos dos fenómenos en una misma galaxia.

Viento de un agujero negroatrayendo gas de una galaxia

Un nuevo estudio acaba de cambiar el panorama, al lograr observar los vientos a pequeña y a gran escala desencadenados por un mismo agujero negro.

“Es la primera vez que vemos un agujero negro supermasivo en acción, barriendo los depósitos de gas de su galaxia”, explica Francesco Tombesi, del Centro Goddard de la NASA y de la Universidad de Maryland, Estados Unidos, quien dirigió la investigación publicada ayer en la revista Nature.

Al combinar las observaciones realizadas por el satélite europeo Herschel en las longitudes de onda del infrarrojo con los nuevos datos en la banda de los rayos X recogidos por el satélite japonés-americano Suzaku, los astrónomos han sido capaces de comparar los vientos en las inmediaciones del agujero negro central con sus efectos a gran escala, arrastrando las reservas de gas de la galaxia IRAS F11119+3257.

Los vientos empiezan siendo locales y fuertes, con ráfagas que alcanzan el 25% de la velocidad de la luz y que son capaces de arrastrar una masa solar de gas al año.

A medida que se alejan del agujero negro central los vientos se frenan, pero consiguen empujar fuera de la galaxia una cantidad de gas equivalente a cien veces la masa de nuestro Sol.
Escape de gas de una galaxia
Esta es la primera prueba firme de que los vientos provocados por un agujero negro pueden despojar a una galaxia de gas, a través de escapes a gran escala.

Este descubrimiento refuerza la teoría de que los agujeros negros podrían llegar a detener el proceso de formación de estrellas en la galaxia en la que se encuentran.

“Herschel ha revolucionado las teorías sobre la formación de las estrellas. Estos nuevos resultados nos ayudan a comprender cómo y por qué varía la actividad de formación de estrellas en algunas galaxias, pudiendo llegar a detenerse por completo”, explica Göran Pilbratt, científico del proyecto Herschel para la ESA.

“Hemos encontrado al culpable de este gran misterio cósmico. Como muchos sospechaban, un agujero negro central puede desencadenar escapes de gas a gran escala, deteniendo la actividad de formación de estrellas”.


Fuente: Agencia Europea del Espacio (http://www.esa.int/esl/ESA_in_your_country/Spain/)