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Nuevos resultados desafían la teoría de la evolución de las galaxias

ALMA detecta enormes reservas ocultas de gas turbulento en galaxias distantes


Un equipo de astrónomos ha detectado por primera vez moléculas CH+ en galaxias starburst distantes. La presencia de esta molécula arroja nueva luz sobre cómo las galaxias consiguen extender su período de rápida formación estelar, lo que desafía la teoría de la evolución de estos conjuntos de estrellas.





Representación artística del gas que alimenta a las galaxias starburst distantes. ESO/L. Benassi
Representación artística del gas que alimenta a las galaxias starburst distantes. ESO/L. Benassi
Un equipo de astrónomos ha utilizado el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) para detectar marcas de la molécula de hidruro de carbono CH+  en galaxias starburst  distantes.

El CH+ es un ion de la molécula CH conocido como methylidynium para los químicos. Es una de las tres primeras moléculas descubiertas en el medio interestelar. Desde su descubrimiento a comienzos del decenio de 1940, la presencia de CH+ en el espacio interestelar ha sido un misterio porque es extremadamente reactivo, y por lo tanto desaparece más rápidamente que otras moléculas.

Las galaxias starbust son conocidas por tener un índice mucho mayor de formación estelar en comparación a galaxias tranquilas como la Vía Láctea, lo que las convierte en estructuras ideales para el estudio del crecimiento de una galaxia, y de la interacción entre gas, polvo, estrellas y los agujeros negros en el centro de las galaxias.

El grupo identificó señales claras de CH+ en cinco de seis galaxias estudiadas, incluyendo Cosmic Eyelash (eso1012). Los astrónomos usaron ALMA para obtener el espectro de cada galaxia.

Nueva forma de entender el crecimiento de las galaxias

Un espectro es un registro de luz, normalmente de un objeto astronómico, dividido en sus distintos colores (o longitudes de onda), tal como ocurre cuando las gotas de lluvia dispersan la luz para formar un arcoíris. Ya que cada elemento tiene una “huella” única en un espectro, los espectros pueden usarse para determinar la composición química de los objetos observados.
Esta investigación entrega nueva información que ayuda a que los astrónomos entiendan el crecimiento de las galaxias, y cómo los alrededores de una galaxia impulsan la formación estelar.

“CH+ es una molécula especial. Necesita mucha energía para formarse y es muy reactiva, lo que significa que su vida es muy breve y que no puede ser transportada muy lejos. CH+ por lo tanto rastrea la forma en que la energía fluye en las galaxias y sus alrededores”,explica Martin Zwaan, astrónomo de ESO que contribuyó en el artículo.
 
La forma en la que el CH+ rastrea la energía puede entenderse por analogía a estar en un bote en un océano tropical durante una noche oscura, sin Luna. Cuando hay buenas condiciones, el plancton fluorescente puede iluminar el entorno del bote mientras navega.

La turbulencia causada por el bote al deslizarse por las aguas, provoca que el plancton emita luz, lo cual revela la existencia de las regiones turbulentas en el agua oscura subyacente. Dado que el CH+ se forma únicamente en áreas pequeñas donde los movimientos turbulentos del gas se disipan, su detección esencialmente rastrea la energía en una escala galáctica.

Ondas de choque densas

El CH+ observado revela ondas de choque densas, impulsadas por vientos galácticos veloces y cálidos originados al interior de las regiones de formación estelar de las galaxias.

Estos vientos fluyen a través de una galaxia, expulsando material de ella, pero sus movimientos turbulentos son tales que parte del material puede ser recapturado por la atracción gravitatoria de la galaxia misma.

Este material se reúne en reservas turbulentas enormes de gas frío y de baja densidad, extendiéndose más de 30.000 años luz desde la región de formación estelar de la galaxia.  Estas reservas turbulentas de gas diseminado pueden ser de la misma naturaleza que los halos gigantes brillantes observados alrededor de distantes cuásares.

“Con el CH+ vemos que la energía se almacena dentro de grandes vientos del tamaño de una galaxia, y termina como movimientos turbulentos en reservas antes desconocidas de gas frío alrededor de la galaxia”, señala Falgarone, autor principal de la investigación, publicada en la revista Nature.

Esta imagen de ALMA muestra una galaxia starburst distante que aparece doblada e iluminada por la lente gravitacional. ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/E. Falgarone et al.
Esta imagen de ALMA muestra una galaxia starburst distante que aparece doblada e iluminada por la lente gravitacional. ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/E. Falgarone et al.
Desafío a la teoría actual

 “Nuestros resultados desafían la teoría de la evolución de la galaxia. Al impulsar la turbulencia en las reservas, estos vientos galácticos extienden la fase del estallido de formación estelar, en vez de  extinguirla”.

El equipo determinó que los vientos galácticos no podrían por sí solos reponer las reservas gaseosas recientemente reveladas, y sugiere que la masa es proporcionada por fusiones galácticas o por la acreción de corrientes de gas ocultas, como predice la teoría actual.

“Este descubrimiento representa un gran paso adelante en nuestro entendimiento sobre cómo la afluencia de materia es regulada alrededor de las galaxias starburst más intensas del Universo primitivo”, indicó el Director de Ciencias de ESO, Rob Ivison, coautor del artículo. “Esto muestra lo que puede lograrse cuando científicos de distintas disciplinas se reúnen para aprovechar las capacidades de uno de los telescopios más poderosos del mundo”.

ESO es la principal organización astronómica intergubernamental de Europa y el observatorio astronómico terrestre más productivo del mundo. Cuenta con el respaldo de 16 países: Austria, Bélgica, Brasil, República Checa, Dinamarca, Francia, Finlandia, Alemania, Italia, Países Bajos, Polonia, Portugal, España, Suecia, Suiza, y el Reino Unido, junto con el país anfitrión, Chile.

Referencia

Large turbulent reservoirs of cold molecular gas around high-redshift starburst galaxies. Nature 548, 430–433 (24 August 2017) doi:10.1038/nature23298


Miércoles, 30 de Agosto 2017
ESO/T21
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Nota



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1.Publicado por Estrella fugaz el 01/09/2017 15:26
Que maravilloso!!,lástima que no esté participando Argentina,país con buenos científicos!!.

2.Publicado por Carlos Alberto el 06/09/2017 15:25
Muy interesante

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