ESO : ALMA demuestra los violentos orígenes de las galaxias de disco

Nuevas observaciones explican por qué las galaxias parecidas a la Vía Láctea son tan comunes en el universo

17 de Septiembre de 2014

Durante décadas, los científicos han creído que las fusiones de galaxias suelen dar lugar a la formación de galaxias elípticas. Ahora, por primera vez, utilizando ALMA y un gran número de radiotelescopios, los investigadores han hallado evidencias directas de que la fusión de galaxias puede formar galaxias de disco, y que este resultado es, en realidad, bastante común. Este sorprendente resultado podría explicar por qué hay tantas galaxias espirales como la Vía Láctea en el universo.

Un grupo internacional de investigación, dirigido por Junko Ueda, investigador postdoctoral en la Japan Society for the Promotion of Science, (sociedad japonesa para la promoción de la ciencia), ha hecho un sorprendente hallazgo al observar que la mayoría de las colisiones de galaxias en el universo cercano — a una distancia de entre 40 y 600 millones de años luz de la Tierra — dan lugar a las denominadas galaxias de disco. Las galaxias de disco — incluyendo las galaxias espirales como la Vía Láctea y las galaxias lenticulares — se definen por regiones en forma de rosca formadas por polvo y gas, y son distintas de la categoría de galaxias elípticas.

Durante algún tiempo, fue ampliamente aceptado que la fusión de galaxias de disco acabaría formando una galaxia de forma elíptica. Mientras tienen lugar estas violentas interacciones, las galaxias no sólo ganan masa a medida que se funden o canibalizan la una a la otra, sino que también cambia su forma a través del tiempo cósmico y, por lo tanto, cambian de tipo durante el proceso.

Simulaciones por ordenador, llevadas a cabo en la década de 1970, predijeron que las fusiones entre dos galaxias de disco parecidas darían lugar a una galaxia elíptica. Las simulaciones predicen que la mayoría de las galaxias actuales son elípticas, lo cual contrasta con las observaciones, que confirman que el 70% de las galaxias son, de hecho, galaxias de disco. Sin embargo, las simulaciones más recientes sugieren que las colisiones también podrían formar galaxias de disco.

Para identificar con observaciones la forma final de las galaxias después de las fusiones, el grupo estudió la distribución de gas en 37 galaxias que se encuentran en sus etapas finales de fusión. ALMA (Atacama Large Millimeter/sub-millimeter Array) y varios radiotelescopios [1] fueron utilizados para observar la emisión de monóxido de carbono (CO), un indicador de gas molecular.

La investigación de este equipo supone el estudio más grande de gas molecular en galaxias llevado a cabo hasta la fecha y proporciona una visión única de cómo podría haberse formado la Vía Láctea. Su estudio reveló que casi la totalidad de las fusiones muestran áreas de gas molecular en forma de rosco y, por tanto, son galaxias de disco en formación. Tal y como explica Ueda, "por primera vez hay evidencia observacional sobre el hecho de que la fusión de galaxias pueda dar lugar a galaxias de disco. Este es un paso importante e inesperado hacia la comprensión del misterio del nacimiento de las galaxias de disco".

Sin embargo, hay mucho por descubrir. Ueda añade: "tenemos que empezar a centrarnos en la formación de estrellas en estos discos de gas. Además, tenemos que mirar más lejos, hacia el universo más distante. Sabemos que la mayoría de las galaxias del universo distante también tienen discos. Sin embargo, todavía desconocemos si las fusiones de galaxias también son responsables de estas galaxias de disco o si se forman por gas frío que cae gradualmente en la galaxia. Tal vez hemos encontrado un mecanismo general que se aplica en toda la historia del universo."

Notas

[1] Los datos fueron obtenidos por ALMA; CARMA (Combined Array for Research in Millimeter-wave Astronomy): un conjunto de antenas que trabaja en el rango milimétrico, compuesto por 23 antenas parabólicas e instalado en California; el Submillimeter Array, un conjunto que trabaja en el rango de las ondas submilimétricas que consta de ocho antenas parabólicas y se encuentra en Mauna Kea (Hawai); el interferómetro Plateau de Bure Interferometer; el radiotelescopio de 45 metros del NAOJ Nobeyama Radio Observatory; el telescopio de 12 metros del National Radio Astronomy Observatory de los Estados Unidos; el telescopio de 14 metros del Five College Radio Astronomy Observatory de los Estados Unidos; el telescopio de 30 metros IRAM; y, como complemento, el Swedish-ESO Submillimeter Telescope.

Información adicional

El Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), una instalación astronómica internacional, es una colaboración entre Europa, América del Norte y Asia Oriental en cooperación con la República de Chile. ALMA está financiado en Europa por el Observatorio Europeo Austral (ESO), en América del Norte por la Fundación Nacional de Ciencia de los Estados Unidos (NSF) en cooperación con Consejo Nacional de Investigación de Canadá (NRC) y el Consejo Nacional de Ciencias (NSC) de Taiwán; y en Asia Oriental por los Institutos Nacionales de Ciencias Naturales de Japón (NINS) en cooperación con la Academia Sinica (AS) de Taiwán. La construcción y operaciones de ALMA en Europa están lideradas por ESO; en América del Norte por el National Radio Astronomy Observatory (NRAO), gestionado por Associated Universities, Inc. (AUI); y en Asia Oriental por el Observatorio Astronómico Nacional de Japón (NOAJ). El Observatorio Conjunto ALMA (Joint ALMA Observatory, JAO) proporciona al proyecto la unificación tanto del liderazgo como de la gestión de la construcción, puesta a punto y operación de ALMA.

Los resultados de estas observaciones se han publicado en la revista Astrophysical Journal Supplement (agosto de 2014) por Ueda et al. Con el título "Cold Molecular Gas in Merger Remnants. I. Formation of Molecular Gas Discs".

El equipo está formado por Junko Ueda (investigador postdoctoral del JSPS/National Astronomical Observatory of Japan [NAOJ]), Daisuke Iono (NAOJ/The Graduate University for Advanced Studies [SOKENDAI]), Min S. Yun (The University of Massachusetts), Alison F. Crocker (The University of Toledo), Desika Narayanan (Haverford College), Shinya Komugi (Kogakuin University/ NAOJ), Daniel Espada (NAOJ/SOKENDAI/Joint ALMA Observatory), Bunyo Hatsukade (NAOJ), Hiroyuki Kaneko (University of Tsukuba), Yoichi Tamura (The University of Tokyo), David J. Wilner (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics), Ryohei Kawabe (NAOJ/ SOKENDAI/The University of Tokyo) y Hsi-An Pan (Hokkaido University/SOKENDAI/NAOJ).

ESO es la principal organización astronómica intergubernamental de Europa y el observatorio astronómico más productivo del mundo. Cuenta con el respaldo de quince países: Alemania, Austria, Bélgica, Brasil, Dinamarca, España, Finlandia, Francia, Holanda, Italia, Portugal, el Reino Unido, República Checa, Suecia y Suiza. ESO desarrolla un ambicioso programa centrado en el diseño, construcción y operación de poderosas instalaciones de observación terrestres que permiten a los astrónomos hacer importantes descubrimientos científicos. ESO también desarrolla un importante papel al promover y organizar la cooperación en investigación astronómica. ESO opera en Chile tres instalaciones de observación únicas en el mundo: La Silla, Paranal y Chajnantor. En Paranal, ESO opera el Very Large Telescope, el observatorio óptico más avanzado del mundo, y dos telescopios de rastreo. VISTA (siglas en inglés de Telescopio de Rastreo Óptico e Infrarrojo para Astronomía) trabaja en el infrarrojo y es el telescopio de rastreo más grande del mundo, y el VST (VLT Survey Telescope, Telescopio de Rastreo del VLT) es el telescopio más grande diseñado exclusivamente para rastrear el cielo en luz visible. ESO es el socio europeo de un revolucionario telescopio, ALMA, el proyecto astronómico más grande en desarrollo. Actualmente ESO está planificando el European Extremely Large Telescope, E-ELT, el telescopio óptico y de infrarrojo cercano de 39 metros, que llegará a ser “el ojo más grande del mundo para mirar el cielo”.

Las traducciones de las notas de prensa de ESO las llevan a cabo miembros de la Red de Divulgación de la Ciencia de ESO (ESON por sus siglas en inglés), que incluye a expertos en divulgación y comunicadores científicos de todos los países miembros de ESO y de otras naciones.

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