ESO : Estrellas que nacen en los vientos de agujeros negros supermasivos

http://www.eso.org/public/spain/news/eso1710/

El VLT de ESO detecta un nuevo tipo de formación estelar

27 de Marzo de 2017

Observaciones llevadas a cabo con el VLT (Very Large Telescope) de ESO, han revelado que hay formación estelar dentro de las poderosas emisiones de material lanzadas desde los agujeros negros supermasivos, presentes en los núcleos de las galaxias. Estas son las primeras observaciones confirmadas de estrellas formándose en este tipo de ambiente extremo. El descubrimiento tiene muchas consecuencias para la comprensión de las propiedades y la evolución de nuestra galaxia. Los resultados se publican en la revista Nature.

Un grupo europeo de astrónomos, dirigido por investigadores del Reino Unido, ha utilizado los instrumentos MUSE y X-shooter, instalados en el VLT (Very Large Telescope) de ESO, en el Observatorio Paranal (Chile), para estudiar una colisión que está teniendo lugar entre dos galaxias, conocidas colectivamente como IRAS F23128-5919. Estas galaxias se encuentran a unos 600 millones de años luz de la Tierra. El equipo observó los colosales chorros de material — outflows en inglés —, que se originan cerca del agujero negro supermasivo situado en el centro de la galaxia más al sur, y han encontrado la primera evidencia clara de que hay estrellas naciendo dentro de ellos [1].

Este tipo de chorros galácticos son generados por la enorme emisión de energía proveniente de los activos y turbulentos centros galácticos. Los agujeros negros supermasivos se esconden en los corazones de la mayoría de las galaxias, y cuando engullen materia, también calientan el gas circundante y lo expulsan de la galaxia anfitriona en forma de densos y potentes vientos [2].

"Durante un tiempo los astrónomos han pensado que las condiciones que se dan en el interior de estos chorros podrían ser adecuadas para la formación de estrellas, pero nadie había podido ver este fenómeno en acción porque es algo muy difícil de observar", comenta el líder del equipo Roberto Maiolino, de la Universidad de Cambridge. "Nuestros resultados son emocionantes porque muestran, inequívocamente, que se crean estrellas dentro de estos chorros".

El grupo propuso estudiar las estrellas directamente en el chorro, así como el gas a su alrededor. MUSE y X-shooter, los dos instrumentos espectroscópicos utilizados, los mejores de su campo, permitieron al grupo llevar a cabo un estudio muy detallado de las propiedades de la luz emitida para determinar su origen.

Se sabe que la radiación de las estrellas jóvenes hace que las nubes de gas cercanas brillen de una manera particular. La extrema sensibilidad de X-shooter permitió al equipo descartar otras posibles causas de esta iluminación, incluyendo choques de gas o el núcleo activo de la galaxia.

Entonces, el grupo hizo una inconfundible detección directa de una joven población estelar en el chorro de emisión [3]. Se cree que estas estrellas tienen menos de unas pocas decenas de millones de años, y el análisis preliminar sugiere que son más calientes y más brillantes que las estrellas formadas en entornos menos extremos, como el disco galáctico.

Además, los astrónomos también determinaron el movimiento y la velocidad de estas estrellas. La luz de la mayoría de las estrellas de la región indica que viajan a velocidades muy grandes, alejándose del centro de la galaxia — lo cual tendría sentido para objetos atrapados en una rápida corriente de material en movimiento.

La coautora Helen Russell (del Instituto de Astronomía, Cambridge, Reino Unido), amplía la información: "las estrellas que se forman en el viento que está cerca del centro de la galaxia podrían desacelerar e incluso volver hacia el interior, pero las estrellas que se forman en la zona más externa del flujo experimentan menos desaceleración y pueden incluso volar en grupo fuera de la galaxia".

El descubrimiento proporciona una nueva y emocionante información que podría mejorar nuestra comprensión de algunos enigmas de la astrofísica, incluyendo cómo adquieren sus formas ciertas galaxias [4]; cómo se enriquece el espacio intergaláctico con elementos pesados [5]; e incluso de dónde puede provenir la inexplicable radiación de fondo infrarroja [6].

Maiolino se muestra entusiasta con respecto al futuro: "Si realmente hay formación de estrellas en la mayoría de los chorros de emisión galácticos, como predicen algunas teorías, entonces esto proporcionaría un escenario totalmente nuevo para nuestra comprensión de la evolución de las galaxias".

Notas

[1] Las estrellas se forman en los chorros de emisión a un ritmo muy rápido; los astrónomos dicen que cada año se crean estrellas por un total de alrededor de 30 veces la masa del Sol. Esto representa más de un cuarto de la formación total de estrellas en todo el sistema de fusión galáctica.

[2] La expulsión de gas a través de los chorros galácticos genera un ambiente pobre en gas dentro de la galaxia, lo cual podría ser el motivo por el cual algunas galaxias dejan de formar nuevas estrellas a medida que envejecen. Aunque estas corrientes son más propensas a ser impulsadas por los masivos agujeros negros centrales, también es posible que los vientos sean impulsados por supernovas procedentes de un núcleo que esté atravesando un vigoroso estallido de formación estelar.

[3] Esto se logró a través de la detección de firmas características de poblaciones estelares jóvenes, con un patrón de velocidad consistente con el esperado en estrellas formadas a alta velocidad en el chorro de emisión.

[4] Las galaxias espirales tienen una estructura de disco obvia, con un dilatado bulbo de estrellas en el centro rodeado por una nube difusa de estrellas llamado halo. Las galaxias elípticas están formadas, sobre todo, por estos componentes esferoidales. Las estrellas del chorro de emisión expulsadas del disco principal podrían dar lugar a estas características de las galaxias.

[5] El proceso por el cual el espacio entre las galaxias — el medio intergaláctico— se enriquece con elementos pesados todavía es una cuestión abierta, pero las estrellas del chorro de emisión podrían proporcionar una respuesta. Si son expulsadas fuera de la galaxia y luego explotan como supernovas, los elementos pesados que contienen se podrían liberar en este medio.

[6] La radiación infrarroja de fondo cósmico, similar al más conocido fondo cósmico de microondas, es un débil resplandor en la parte infrarroja del espectro que parece venir de todas direcciones en el espacio. Sin embargo, su origen en las bandas del infrarrojo cercano nunca ha sido comprobado de forma satisfactoria. Una población de estrellas del chorro de emisión lanzadas al espacio intergaláctico podría contribuir a esta luz.

Información adicional

Este trabajo de investigación se presenta en el artículo científico titulado “Star formation in a galactic outflow”, por Maiolino et al.,y aparece en la revista Nature del 27 de marzo de 2017.

El equipo está formado por R. Maiolino (Laboratorio Cavendish; Instituto Kavli de Cosmología, Universidad de Cambridge, Reino Unido); H.R. Russell (Instituto de Astronomía, Cambridge, Reino Unido); A.C. Fabian (Instituto de Astronomía, Cambridge, Reino Unido); S. Carniani (Laboratorio Cavendish; Instituto Kavli de Cosmología, Universidad de Cambridge, Reino Unido); R. Gallagher (Laboratorio Cavendish; Instituto Kavli de Cosmología, Universidad de Cambridge, Reino Unido); S. Cazzoli (Departamento de Astrofísica-Centro de Astrobiología, Madrid, España); S. Arribas (Departamento de Astrofísica-Centro de Astrobiología, Madrid, España); F. Belfiore (Laboratorio Cavendish; Instituto Kavli de Cosmología, Universidad de Cambridge, Reino Unido); E. Bellocchi (Departamento de Astrofísica-Centro de Astrobiología, Madrid, España); L. Colina (Departamento de Astrofísica-Centro de Astrobiología, Madrid, España); G. Cresci (Observatorio Astrofísico de Arcetri, Florencia, Italia); W. Ishibashi (Universidad de Zúrich, Zúrich, Suiza); A. Marconi (Observatorio Astrofísico de Arcetri, Florencia, Italia); F. Mannucci (Observatorio Astrofísico de Arcetri, Florencia, Italia); E. (Observatorio Astrofísico de Arcetri, Florencia, Italia); a E. Sturm (Instituto Max-Planck de Física Extraterrestre, Garching, Alemania).

ESO es la principal organización astronómica intergubernamental de Europa y el observatorio astronómico más productivo del mundo. Cuenta con el respaldo de dieciséis países: Alemania, Austria, Bélgica, Brasil, Dinamarca, España, Finlandia, Francia, Italia, Países Bajos, Polonia, Portugal, el Reino Unido, República Checa, Suecia y Suiza, junto con el país anfitrión, Chile. 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, actualmente el mayor proyecto astronómico en funcionamiento del mundo. Además, cerca de Paranal, en Cerro Armazones, ESO está construyendo el E-ELT (European Extremely Large Telescope), 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.

El nodo español de la red ESON está representado por J. Miguel Mas Hesse y Natalia Ruiz Zelmanovitch.

Enlaces

Artículo científico en Nature
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