Nueva evidencia de la formación de galaxias

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Nueva evidencia de la formación de galaxias

Los astrónomos descubren un proceso único de cómo grandes galaxias elípticas del universo siguen haciendo estrellas mucho después de sus años de apogeo. La exquisita resolución y sensibilidad del Telescopio Espacial Hubble de la NASA permitió a los astrónomos ver brillantes nudos de estrellas calientes, que se forman a lo largo de los chorros de los agujeros negros activos que se encuentran en los centros de las galaxias elípticas gigantes.




Combinando datos del Hubble con observaciones de un conjunto de telescopios terrestres y espaciales, dos equipos independientes encontraron que el agujero negro, los chorros, y las estrellas recién nacidas son todos partes de un ciclo de auto-regulación. Chorros de alta energía del agujero negro calientan el halo de gas que lo rodea.

“Piense en el gas que rodea una galaxia como una atmósfera”, explicó el líder del primer estudio, Megan Donahue de la Universidad Estatal de Michigan. “Esa atmósfera puede contener material en diferentes estados, al igual que nuestra propia atmósfera tiene gas, nubes y lluvia. Lo que estamos viendo es un proceso como una tormenta eléctrica. Como los chorros de gas impulsan hacia afuera desde el centro de la galaxia, algo de eso el gas se enfría y se precipita en grupos fríos que caen de nuevo hacia el centro de la galaxia como gotas de lluvia”.





“Las gotas de lluvia ” finalmente lo suficientemente fría como para convertirse en nubes de formación estelar de gas molecular frío, las capacidades extrema de ver la luz ultravioleta del Hubble nos permitió observar directamente estas” lluvias “de formación estelar”, explicó el líder del segundo estudio, Grant Tremblay, de la Universidad de Yale. “Sabemos que estas lluvias están vinculadas a los jets o chorros porque se encuentran alrededor de los jets o en los bordes de las burbujas gigantes que los jets han inflado”, dijo Tremblay. “Y ellos terminan haciendo un remolino ‘charco’ del gas de formación de estrellas alrededor del agujero negro central.”

Pero lo que debería ser un monzón de la lluvia de gas se reduce a una simple llovizna por el agujero negro. Mientras que parte del gas que fluye hacia el exterior se enfriará, el agujero negro calienta el resto del gas alrededor de una galaxia, lo que impide que toda la envoltura gaseosa se enfrié rápidamente. Todo el ciclo es un mecanismo de retroalimentación autorreguladora, como el termostato de la calefacción y la refrigeración del sistema de una casa, ya que el “charco” de gas alrededor del agujero negro proporciona el combustible que alimenta a los jets. Si pasa demasiada refrigeración, los chorros se vuelven más poderosos. Y si los chorros añaden demasiado calor, reducen el suministro de combustible y, finalmente, se debilitan.

Este descubrimiento explica el misterio de por qué muchas galaxias elípticas del universo que hoy no están en llamas con una mayor tasa de nacimiento de estrellas. Durante muchos años, la pregunta de por qué ha persistido galaxias inundadas de gas no resultan todo ese gas en estrellas. Los modelos teóricos de la evolución galáctica predicen que las galaxias de hoy en día más masivas que la Vía Láctea deberían estar rebosante con la formación de estrellas, pero eso no es el caso.





Ahora los científicos pueden entender este caso de desarrollo detenido, en un ciclo de calentamiento y enfriamiento que mantiene el nacimiento estelar en jaque. Una ligera llovizna de gas refrigerante ofrece suficiente combustible para que los jets del agujero negro central mantengan el resto del gas de la galaxia caliente. Los investigadores muestran que las galaxias no necesitan acontecimientos fantásticos y catastróficos, tales como colisiones de galaxias para explicar el nacimiento de las estrellas que ven.

El estudio dirigido por Donahue se veía luz al ultravioleta lejano de una variedad de galaxias elípticas masivas que se encuentran en el Cluster, Lensing Y Supernova con el Hubble (CLASH), que contiene galaxias elípticas en el universo distante. Estas galaxias que incluyen galaxias por lluvias de formación de estrellas, y otras que no lo son. En comparación, el estudio de Tremblay y sus colegas miró galaxias elípticas únicas en el universo cercano con fuegos artificiales en sus centros. En ambos casos, los filamentos y los nudos de nacimiento de la estrella parecen ser fenómenos muy similares. Un estudio independiente antes, liderado por Rupal Mittal, del Instituto de Tecnología de Rochester y el Instituto Max Planck de Física Gravitacional, también analizó las tasas de estrella de nacimiento en las mismas galaxias como muestra de Tremblay.


Los investigadores fueron ayudados por un emocionante, nueva serie de simulaciones por ordenador de la hidrodinámica gas, desarrollado por Yuan Li, de la Universidad de Michigan. “Esta es la primera vez que tenemos modelos en la mano que predicen cómo estas cosas deberían verse”, explicó Donahue. “Y cuando se comparan los modelos a los datos, hay una impresionante similitud entre las lluvias de formación de estrellas que observamos y las que se producen en las simulaciones. Estamos obteniendo una visión física que ahora podemos aplicar a los modelos.”

Junto con el Hubble, que muestra las antiguas y las nuevas estrellas, los investigadores utilizaron el Galaxy Evolution Explorer (GALEX), el Observatorio Espacial Herschel, el telescopio espacial Spitzer, el Observatorio de rayos X Chandra, el X-ray Multi-Mirror Misión (XMM-Newton), el Observatorio Nacional de Radioastronomía (NRAO) ‘s Jansky Very Large Array (JVLA), el Observatorio Nacional de Astronomía Óptica (NOAO)’ s Kitt Peak WIYN de 3,5 metros del telescopio, y el Magellan Baade de 6,5 metros telescopio. En conjunto, estos observatorios pintan el cuadro completo de donde todo el gas es, desde el más caliente a la más fría. El conjunto de telescopios muestra cómo funcionan los ecosistemas de galaxias, incluyendo el agujero negro y su influencia en su galaxia anfitriona y el gas que rodea esa galaxia.

Astrophysical Journal, Royal Astronomical Society,

Fuente: HUBBLE

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