Crédito de la imagen: Chandra.
Una nueva imagen del Observatorio de Rayos X Chandra muestra una galaxia distante que solía parecerse a nuestra propia Vía Láctea chocando contra un cúmulo de galaxias a 7,5 millones de kilómetros por hora. La fuerza de esta colisión es tan fuerte que el hidrógeno ambiental en la galaxia se está eliminando, dejando solo los brazos espirales esqueléticos. Sin hidrógeno, la nueva formación estelar en la galaxia se ha detenido. Aunque se han visto colisiones de galaxias antes, esta es la más rápida y violenta que se haya visto.
Siguiendo el rastro de gas hirviendo de 200,000 años luz, una galaxia que alguna vez fue como nuestra Vía Láctea se está triturando a medida que se hunde a 4.5 millones de millas por hora a través del corazón de un grupo distante de galaxias. En esta colisión inusualmente violenta con el gas del cúmulo ambiental, la galaxia se despoja de sus brazos espirales esqueléticos a medida que se eviscera de hidrógeno fresco para formar nuevas estrellas.
La desaparición prematura de la galaxia ofrece nuevas pistas para resolver el misterio de lo que sucede con las galaxias espirales en un universo violento. Las vistas del universo primitivo muestran que las galaxias espirales fueron una vez mucho más abundantes en ricos cúmulos de galaxias. Pero parecen haberse desvanecido con el tiempo cósmico. ¿Dónde se han ido estos "cuerpos perdidos"?
Los astrónomos están utilizando una amplia gama de telescopios y técnicas de análisis para llevar a cabo una "CSI" o una mirada al estilo Investigador de la Escena del Crimen sobre lo que le está sucediendo a esta galaxia dentro del vecindario difícil de su cúmulo. "Es un caso claro de asalto a galaxias y agresión", dice William Keel, de la Universidad de Alabama. "Esta es la primera vez que tenemos un conjunto completo de resultados de técnicas tan dispares que muestran el delito cometido y el modus operandi".
Keel y sus colegas están presentando la "evidencia forense" del final de la vida de la galaxia, en una serie de presentaciones hoy en Atlanta, Georgia, en la 203ª reunión de la Sociedad Astronómica Americana. Los astrónomos han reunido la evidencia combinando una variedad de observaciones de diagnóstico de telescopios que analizan la apariencia de la galaxia en rayos X, ópticos y radioeléctricos. Las observaciones paralelas a diferentes longitudes de onda rastrean cómo las estrellas, el gas y el polvo son arrojados y arrancados de la frágil galaxia, llamada C153. Aunque se han visto antes galaxias "angustiadas", esta desaparición es inusualmente rápida y violenta. La galaxia pertenece a un grupo de galaxias que se estrelló contra otro grupo hace unos 100 millones de años. Esta galaxia recibió la peor parte de la paliza al caer a lo largo de una trayectoria directamente a través del núcleo denso del cúmulo en colisión.
"Esto ayuda a explicar las extrañas emisiones de rayos X y radio que vemos", dice Keel. "La galaxia es un laboratorio para estudiar cómo se puede eliminar el gas cuando vuela a través del gas cúmulo caliente, cerrando el nacimiento de la estrella y transformando la galaxia".
La primera sugerencia de caos galáctico en este cúmulo llegó en 1994 cuando el radiotelescopio Very Large Array cerca de Socorro, NM, detectó un número inusual de radio galaxias en el cúmulo, llamado Abell 2125. Las fuentes de radio rastrean tanto la formación de estrellas como la alimentación del centro agujeros negros en cúmulos de galaxias. Las observaciones de radio también mostraron que C153 se destacaba de las otras galaxias como una fuente de radio excepcionalmente poderosa.
El equipo de Keel comenzó un extenso programa de observaciones adicionales para descubrir detalles sobre las galaxias. "Esto fue diseñado para ver cuál podría ser la conexión entre los eventos en la escala de 10 millones de años luz de la fusión del cúmulo y lo que sucede en el interior de las galaxias individuales", dice Keel.
Las observaciones de rayos X del satélite ROSAT (un acrónimo del satélite Roentgen) demostraron que el cúmulo contiene grandes cantidades de gas de 36 millones de grados Fahrenheit (Kelvin de 20 millones de grados) que envuelve las galaxias. El gas se concentra en dos grumos principales en lugar de distribuirse suavemente a través del grupo, como suele ser el caso.
Esto reforzó la sospecha de que dos cúmulos de galaxias en realidad están colisionando. A mediados y finales de la década de 1990, los astrónomos giraron el telescopio Mayall de 4 metros y el telescopio WIYN de 3,5 metros en el Observatorio Nacional Kitt Peak en el cúmulo para analizar la luz de las estrellas mediante espectroscopía. Encontraron muchos sistemas de formación de estrellas e incluso agujeros negros galácticos activos alimentados por la colisión. La galaxia en desintegración C153 se destacó dramáticamente cuando los telescopios KPNO se usaron para fotomapear el cúmulo en color.
Los astrónomos luego entrenaron el Telescopio Espacial Hubble (HST) de la NASA en C153 y resolvieron una forma extraña. Descubrieron que la galaxia se ve extraordinariamente grumosa con muchos cúmulos de estrellas jóvenes y características de polvo caótico. Además de las características interrumpidas en el disco de la galaxia, el HST también mostró que la luz en la cola se atribuye principalmente a la formación estelar reciente, proporcionando un enlace directo a la separación de la galaxia a medida que pasa a través del núcleo del cúmulo. El gas comprimido a lo largo del borde de ataque de la galaxia, como la nieve antes de un arado, encendió una tormenta de fuego del nuevo nacimiento de una estrella. La evidencia de la formación estelar reciente también proviene del espectro óptico obtenido en el telescopio Gemini North de 10 metros en Hawai. El espectro permite a los investigadores estimar el tiempo transcurrido desde el estallido más reciente de formación estelar.
Esta conclusión se vio reforzada aún más cuando la cámara Mosaic en el telescopio Mayall de Kitt Peak encontró una larga cola de gas extendido saliendo de la galaxia. Aparentemente, la cola fue generada en parte por un huracán de vientos estelares que hierven en las nuevas regiones de nacimiento de estrellas y son empujados hacia atrás a medida que la galaxia atraviesa el gas caliente circundante del cúmulo.
Las observaciones espectroscópicas con el telescopio Gemini permitieron a los astrónomos fechar la explosión estelar. Encuentran que el 90 por ciento de la luz azul de C153 proviene de una población de estrellas que tienen 100 millones de años. Esta edad corresponde al tiempo en que la galaxia debería haber ido a toda velocidad a través del gas más denso en el núcleo del cúmulo.
Las observaciones espectroscópicas de Géminis muestran que las estrellas tienen un patrón regular de movimiento orbital alrededor del centro, como es habitual en las galaxias de disco. Sin embargo, hay múltiples nubes de gas generalizadas que se mueven independientemente de las estrellas. "Esta es una pista importante de que algo más allá de las fuerzas gravitacionales debe estar funcionando, ya que las estrellas y el gas responden de la misma manera a las fuerzas puramente gravitacionales", dice Keel. "En otras palabras, el gas de la galaxia no sabe lo que están haciendo las estrellas".
El Observatorio de rayos X Chandra de la NASA descubrió que las nubes más frías detectadas con telescopios ópticos y una función de radio asociada están incrustadas en un rastro de gas multimillonario mucho más grande. Los datos de Chandra indican que este gas caliente probablemente fue enriquecido en elementos pesados por el estallido estelar y expulsado de la galaxia por su movimiento supersónico a través de la nube de gas mucho más grande que impregna el cúmulo.
Colectivamente, estas observaciones ofrecen evidencia de que la presión de ram del gas externo en el cúmulo está eliminando el gas de la galaxia. Este proceso ha sido hipotetizado durante mucho tiempo para explicar la evolución forzada de las galaxias en racimo. Sus consecuencias se han visto de varias maneras. Algunos ejemplos cercanos, el Sexteto de Seyfert y el Quinteto de Stefan, son grupos apretados que muestran las secuelas de las colisiones a alta velocidad.
La galaxia C153 está destinada a perder los últimos vestigios de sus brazos espirales y convertirse en una galaxia blanda de tipo S0 que tiene una protuberancia central y un disco, pero ninguna estructura de brazos espirales. Estos tipos de galaxias son comunes en los densos cúmulos de galaxias vistos hoy. Los astrónomos planean hacer nuevas observaciones con Gemini nuevamente en 2004 para estudiar la dinámica del gas y las estrellas en la cola.
Los miembros del equipo científico son William Keel (Universidad de Alabama), Frazer Owen (Observatorio Nacional de Radioastronomía), Michael Ledlow (Observatorio Gemini) y Daniel Wang (Universidad de Massachusetts).
El Centro Marshall de Vuelo Espacial Marshall de la NASA, Huntsville, Alabama, administra el programa Chandra para la Oficina de Ciencia Espacial, sede de la NASA, Washington. Northrop Grumman de Redondo Beach, California, anteriormente TRW, Inc., fue el principal contratista de desarrollo del observatorio. El Observatorio Astrofísico Smithsoniano controla las operaciones científicas y de vuelo desde el Centro de Rayos X Chandra en Cambridge, Massachusetts.
Fuente original: Comunicado de prensa de Chandra
