A escalas extragalácticas Einstein tiene razón

Un equipo internacional de astrónomos ha realizado la prueba gravitacional más precisa fuera de nuestro propio sistema solar.

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Evidencia de formación estelar apenas después del Big Bang

Gracias a observaciones con diversos instrumentos, un equipo internacional de astrónomos encontró estrellas recién formadas en una galaxia a 13 mil 280 millones de años luz de distancia, esto es, sólo 250 millones de años después del Big Bang.

El registro fósil de una galaxia nos muestra que vivimos en un Universo magnético

Un equipo de astrónomos ha observado el campo magnético de una galaxia a cinco mil millones de años luz de la Tierra. La galaxia resulta ser la más distante en la cual se haya detectado un campo magnético coherente y nos provee de una perspectiva importante sobre cómo se ha formado y evolucionado el magnetismo en el Universo.

Agujeros negros supermasivos se alimentan de medusas galácticas

Si pensabas que el encabezado fue sacado de una escena de película de ciencia ficción, pues no. Es real. Las observaciones con telescopios hacia un peculiar tipo de galaxias han revelado una forma, hasta ahora desconocida, de alimentar los agujeros negros supermasivos.

Un equipo de astrónomos, en su mayoría italianos, usaron el instrumento MUSE en los Very Large Telescope, en el Observatorio Paranal en Chile, para estudiar cómo se desprende gas desde un tipo de galaxias llamadas medusas.

Ejemplo de una galaxia Medusa

Para realizar la investigación, los astrónomos se enfocaron en ejemplos extremos de estas peculiares galaxias, encontradas en cúmulos galácticos cercanos. Los “tentáculos de las medusas” se producen mediante un proceso llamado desprendimiento por presión cinética (ram pressure strepping en idioma Inglés). La atracción gravitacional mutua hace que las galaxias caigan a alta velocidad hacia el centro de los cúmulos, donde hay gas intergaláctico caliente y denso que actúa como un viento. La presión cinética empuja el gas de las galaxias hacia afuera de su disco y provoca, entre otras cosas, el desprendimiento de filas de material a decenas de miles de años luz de distancia, donde se dispara la producción de nuevas estrellas “a lo largo de tentáculos”.

Esta visualización muestra una galaxia medusa, usando datos del instrumento MUSE en los Very Large Telescope de ESO. “Los tentáculos” que se extienden lejos de la galaxia tienen diferentes velocidades y en ellos hay abundante formación de estrellas. Crédito: ESO/GASP collaboration

Pero aquí no termina la historia. Los científicos encontraron, de forma inesperada, que en seis de las siete “medusas” que estudiaron, el agujero negro supermasivo que albergan las galaxias se alimenta del gas circundante. Dentro de los autores del trabajo se encuentra Jacopo Fritz, investigador en el Instituto de Radioastronomía y Astrofísica de la UNAM y a quién pudimos entrevistar.

“Ya sabíamos que las galaxias medusa se encuentran principalmente en los cúmulos de galaxias. Lo que todavía no se conocía es que este mismo mecanismo físico que empuja el gas hacia fuera, puede hacer que parte del gas se acerque al agujero negro supermasivo que contienen, activando de esta forma lo que conocemos como un Núcleo Galáctico Activo o AGN en Inglés”

Comenta Jacopo Fritz. Los resultados que aparecen en la revista Nature, ofrecen nuevas respuestas sobre cómo se generan procesos extremadamente energéticos en el centro de las galaxias.

“Los núcleos galácticos activos son las regiones centrales de algunas galaxias en las cuales se encuentra un agujero negro con una masa de hasta miles de millones de veces la del sol. De hecho, en todas las galaxias hay uno, pero en la mayoría están inactivos. Lo que sucede en los AGN es que, por alguna razón que no siempre se entiende, parte del gas que se encuentra en la galaxia es atrapado por la gravedad del agujero negro, formando un disco que lo alimenta. Este proceso es una forma muy eficiente de producción de energía. Así que, aunque la región cercana al agujero negro es pequeña, en algunos casos puede resultar mucho mas luminosa que la misma galaxia anfitriona.”

Nos dice Fritz, investigador Titular B de tiempo completo, cuyas áreas de estudio son la evolución de las galaxias en cúmulos y la realización de modelos de la emisión que tiene el polvo estelar cuando se calienta en el centro de las galaxias AGN.

Ejemplo de una galaxia medusa (ESO)

Yara Jaffé, del Observatorio Europeo Austral (ESO por sus siglas en Inglés) y que colaboró en el proyecto, explica un poco más la trascendencia de la investigación,

“Las observaciones con MUSE sugieren un mecanismo novedoso por el que el gas se canaliza hacia el agujero negro. Este resultado proporciona una nueva pieza en el rompecabezas de las conexiones entre los agujeros negros supermasivos y las galaxias que las albergan”.

Las observaciones presentadas por los astrónomos son parte de un estudio mucho más extenso que actualmente está en progreso. Pronto tendremos más noticias sobre estas peculiares medusas galácticas.

Más información en el sitio de la ESO.

Somos polvo de estrellas, pero de otra galaxia

Una de las frases más memorables del gran divulgador y astrofísico Carl Sagan era, somos polvo estelar.

Más allá de lo poético y sublime de esas tres palabras, son verdad: si pudiéramos preguntar a los átomos que forman nuestro cuerpo, dónde se formaron, con excepción del hidrógeno, todos nos responderían que en el interior de una estrella.

Pero esto no hubiera sido posible sin los variados procesos de reciclaje cósmico en los que participan las estrellas moribundas. La nebulosa que dio origen al Sol (a los planetas y a nosotros) hace unos 4,500 millones de años, tuvo que haberse enriquecido con elementos arrojados al espacio por explosiones de supernova, chorros de gas ionizado y poderosos vientos de estrellas gigantes.

Las nebulosas planetarias son la etapa final de estrellas como el Sol. Los vientos que arrojan mucho de su material, contribuyen a la mezcla y enriquecimiento del gas que forma otras estrellas (NASA, HST, ESA).

Sin embargo, si rebobinamos el proceso apenas unas pocas veces, nos encontraremos con el gas hidrógeno creado justo después del Big Bang y con el cual se formaron las primeras estrellas. Así, la posterior generación y mezcla de nuevos elementos químicos dio origen a estrellas como el Sol.

Hasta hace poco se pensaba que los elementos químicos en las estrellas de nuestra galaxia eran producto solamente de antiguas generaciones estelares residentes en la Vía Láctea. Sin embargo, la visión está cambiando.

Los choques entre galaxias son fenómenos bastante comunes. Estos contribuyen al enriquecimiento químico de sus materiales.

En un análisis computacional, astrofísicos de la Universidad de Northwestern, en EU, han encontrado que casi la mitad del gas que forma galaxias como la nuestra, pudo haber venido de galaxias distantes, dando como resultado que todo lo contenido en ella, incluyéndonos, es parte de material intergaláctico. Dicho de otra manera, algunos de los átomos de calcio que forman nuestros huesos o de fierro en nuestra sangre, se crearon en estrellas de otras galaxias.

Los científicos usaron simulaciones hechas en supercomputadoras para poner a prueba diversos modelos sobre la transferencia de materiales intergalácticos. Los resultados mostraron que las explosiones de supernova arrojaban copiosas cantidades de gas desde las galaxias, causando transferencia de átomos de una galaxia a otra, mediante vientos galácticos, un factor trascendental en el entendimiento de la evolución de las galaxias.

“Por la cantidad de materia de la que estamos formados, que pudo venir de otras galaxias, podríamos considerarnos viajeros espaciales o inmigrantes extragalácticos”,

dice Daniel Anglés-Alcázar, investigador posdoctoral en el Centro de Astrofísica de Northwestern, quien lideró el estudio.

Las galaxias están muy alejadas unas de las otras, de manera que aunque los vientos galácticos se propagan a varios cientos de kilómetros por segundo, este proceso ocurre en lapsos de miles de millones de años.

“Es probable que mucho del material de nuestra Vía Láctea estaba en otras galaxias antes de salir disparado por los poderosos vientos, atravesar el espacio intergaláctico y eventualmente encontrar un nuevo hogar en la Vía Láctea”,

confirma Anglés-Alcázar.

El proceso de simular la formación de galaxias es sumamente complicado y laborioso, tan sólo el presentado en este trabajo requirió del equivalente a varios millones de horas de computo continuo. El artículo científico fue publicado en la revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Arp 87 son un par de galaxias chocando e intercambiando material con el que se crean abundantes brotes de formación de estrellas. (NASA, ESA, HST)

Los investigadores siguieron en detalle los flujos de material producidos en modelos 3D de galaxias, simulando procesos de formación y evolución desde el Big Bang hasta nuestros días. El equipo encontró que el gas fluye de galaxias pequeñas a galaxias grandes (como la Vía Láctea), donde se usa para formar estrellas. Este proceso de transferencia de masa a través de vientos galácticos puede representar hasta el 50 por ciento del material de las galaxias más grandes. En el caso de aquellas parecidas a la Vía Láctea, los astrónomos investigaron si sus estrellas se formaron de materia endémica procesada en las mismas galaxias o de gas previamente contenido en otras.

En resumen, somos más universales de lo que pensábamos. A través de los 13 mil 800 millones de años que tiene el Cosmos, muchos de los materiales que nos forman han viajado desde galaxias lejanas hasta llegar al Sol, a la Tierra, al aire que respiramos y a los átomos que nos forman. Podemos sentirnos orgullosos de reconocer en nosotros mismos al Universo, pero también de trazar nuestros propios orígenes cósmicos.