Un grupo de investigación en la Universidad de Kyoto, ha descubierto que los choques son la fuente de energía primaria que excita la región de viento galáctico de la galaxia de estallido estelar NGC 253. Sus imágenes del centro de esta galaxia, luminoso, con intensa formación estelar, han generado resultados que aumentan sustancialmente nuestros escasos conocimientos de las propiedades físicas de los vientos galácticos y nos acercan a una mayor comprensión de la evolución galáctica.
La importancia de los vientos galácticos
Los vientos galácticos (flujos externos de escala galáctica) son fenómenos conocidos, tanto en las galaxias cercanas como en las lejanas. Los vientos estelares, las supernovas (explosiones de estrellas) o los núcleos galácticos activos (AGN) pueden alimentar su energía. Los astrónomos creen que tienen un impacto significativo en la evolución galáctica. Algunos sugieren que los vientos galácticos pueden suprimir la formación de estrellas por la eliminación del gas interestelar de las galaxias que lo albergan. Sin embargo, dada su probable importancia en la formación de galaxias, las investigaciones de sus propiedades físicas han sido relativamente limitadas e insuficientes.
El reto de la observación de los vientos galácticos
Debido a que los vientos galácticos aparecen como objetos débiles y difusos con estructuras muy complejas, han sido difíciles de observar. Desde mediados de la década de 1990, el advenimiento de los grandes telescopios terrestres con instrumentos innovadores ha abierto la puerta para observaciones más precisas de estos objetivos, importantes, pero difíciles de alcanzar. Fue durante las 28 pruebas de agosto de 2002, del espectrógrafo tridimensional de Kyoto II (Kyoto 3DII), montado en el telescopio Subaru en Hawai, que su equipo de desarrollo observó la región central de la galaxia NGC 253. La combinación del Subaru, de 8,2 de apertura, con la sensibilidad del modo de observación del interferómetro Fabry-Perot del espectrógrafo para emisiones débiles, produjo una imagen completa de los vientos galácticos en NGC 253 en una única exposición. Aunque se han hecho en el pasado observaciones espectroscópicas parciales de sus vientos, esta es la primera vez que un instrumento de espectroscopía ha capturado una imagen del viento galáctico entero.
Los resultados de la cartografía del centro de NGC 253
Una de las galaxias espirales más brillantes y polvorientas en el cielo, NGC 253 es también una de las más famosas (también conocida como la Galaxia de la moneda de plata). Siendo una galaxia de estallido estelar vista de canto cercana, es fácil de observar desde la Tierra, y al presentarse de canto la hace especialmente adecuada para ver los vientos galácticos.
Los datos observacionales produjeron mapas de las proporciones de las líneas de emisión que permitieron a los científicos determinar la magnitud de los vientos galácticos así como su masa y la energía cinética, para descubrir las regiones con mayor abundancia de nitrógeno y para distinguir claramente el choque del gas de las regiones de estallido estelar. Los mapas de las proporciones de las líneas muestran la relación entre la intensidad relativa de las líneas de emisión y exhiben su distribución; ellas son derivadas de las líneas de emisión que muestran los picos de radiación en el espectro.
El equipo de Kyoto capturó imágenes de líneas de emisión de azufre, nitrógeno e hidrógeno. Debido a que las líneas de emisión de azufre son más débiles que las de hidrógeno y nitrógeno, sus imágenes han sido difíciles de capturar. Sin embargo, la gran apertura del telescopio Subaru ayudó al instrumento a obtener una imagen de las líneas de emisión de azufre por primera vez. Dado que estas imágenes no muestran núcleos activos de galaxias, los científicos han descartado los AGN como fuente probable de energía para los vientos galácticos de NGC 253. Las líneas de emisión del nitrógeno y la proporción nitrógeno a hidrógeno ayudó a los científicos a sacar la conclusión de que los shocks excitan los vientos galácticos de NGC 253, y sus líneas de emisión indican las fuentes de energía que desplazan las partículas de gases en el viento de un nivel de energía inferior a otro superior, por lo tanto excitándolo.
Hay dos tipos de fuentes de energía que excitan el gas: una es el fuerte movimiento brusco del gas que genera choques, y el otro es la energía térmica de las estrellas. Basados en la abundancia de nitrógeno en relación con el hidrógeno, los científicos pueden identificar cuales regiones en esta galaxia son excitadas por los choques y cuales por las estrellas.
Los choques están marcados por una región de transición que se produce cuando el hidrógeno y otros elementos están parcialmente ionizados; la mayor parte de la emisión del azufre y del nitrógeno está en esta región y la relación nitrógeno/hidrógeno es grande. En contraste, la luz ultravioleta de las estrellas produce una región completamente ionizada, no una región de transición, en que la proporción nitrógeno/hidrógeno es baja. Los mapas de las proporciones nitrógenode/hidrógeno confirmaron que son loschoques, más que la energía térmica de las estrellas, la fuente que conduce los vientos galácticos de NGC 253.
Figura a: Imagen infrarroja de la galaxia NGC 253 (Engelbracht et al. 1998, ApJ, 505, 639-658). La barra en la parte inferior izquierda representa a escala una longitud de 1000 parsecs (o 3260 años luz). El cuadrado verde representa el sitio de las figuras B, C y D.
Figura b: imagen de la línea de emisión de hidrógeno de la región central de NGC 253. La escala de color representa la diferencia de los flujos de emisión del hidrógeno. El tronco de cono representa la posición del viento galáctico. Las flechas en el cono representan la dirección en la que el viento galáctico está soplando.
Las restantes dos figuras muestran los mapas de la proporción de las lineas de nitrógeno/hidrógeno (figura c) y azufre/hidrógeno (figura d) de la región central de NGC 253. La escala de color representa la diferencia de proporciones. Las cruces verdes representan los centros de NGC 253, mientras que las barras blancas en la parte inferior derecha representan a escala una longitud de 100 parsecs (o 326 años-luz).
Direcciones futuras
Aunque los resultados de esta observación nos ayudan a entender más acerca de los procesos físicos que producen vientos galácticos, no se pueden establecer conclusiones acerca de las propiedades de los vientos galácticos en otras galaxias. Más observaciones de los vientos galácticos y las investigaciones de sus propiedades comunes ayudarán a desvelar los misterios de cómo evolucionaron las galaxias.
La importancia de los vientos galácticos
Los vientos galácticos (flujos externos de escala galáctica) son fenómenos conocidos, tanto en las galaxias cercanas como en las lejanas. Los vientos estelares, las supernovas (explosiones de estrellas) o los núcleos galácticos activos (AGN) pueden alimentar su energía. Los astrónomos creen que tienen un impacto significativo en la evolución galáctica. Algunos sugieren que los vientos galácticos pueden suprimir la formación de estrellas por la eliminación del gas interestelar de las galaxias que lo albergan. Sin embargo, dada su probable importancia en la formación de galaxias, las investigaciones de sus propiedades físicas han sido relativamente limitadas e insuficientes.
El reto de la observación de los vientos galácticos
Debido a que los vientos galácticos aparecen como objetos débiles y difusos con estructuras muy complejas, han sido difíciles de observar. Desde mediados de la década de 1990, el advenimiento de los grandes telescopios terrestres con instrumentos innovadores ha abierto la puerta para observaciones más precisas de estos objetivos, importantes, pero difíciles de alcanzar. Fue durante las 28 pruebas de agosto de 2002, del espectrógrafo tridimensional de Kyoto II (Kyoto 3DII), montado en el telescopio Subaru en Hawai, que su equipo de desarrollo observó la región central de la galaxia NGC 253. La combinación del Subaru, de 8,2 de apertura, con la sensibilidad del modo de observación del interferómetro Fabry-Perot del espectrógrafo para emisiones débiles, produjo una imagen completa de los vientos galácticos en NGC 253 en una única exposición. Aunque se han hecho en el pasado observaciones espectroscópicas parciales de sus vientos, esta es la primera vez que un instrumento de espectroscopía ha capturado una imagen del viento galáctico entero.
Los resultados de la cartografía del centro de NGC 253
Una de las galaxias espirales más brillantes y polvorientas en el cielo, NGC 253 es también una de las más famosas (también conocida como la Galaxia de la moneda de plata). Siendo una galaxia de estallido estelar vista de canto cercana, es fácil de observar desde la Tierra, y al presentarse de canto la hace especialmente adecuada para ver los vientos galácticos.
Los datos observacionales produjeron mapas de las proporciones de las líneas de emisión que permitieron a los científicos determinar la magnitud de los vientos galácticos así como su masa y la energía cinética, para descubrir las regiones con mayor abundancia de nitrógeno y para distinguir claramente el choque del gas de las regiones de estallido estelar. Los mapas de las proporciones de las líneas muestran la relación entre la intensidad relativa de las líneas de emisión y exhiben su distribución; ellas son derivadas de las líneas de emisión que muestran los picos de radiación en el espectro.
El equipo de Kyoto capturó imágenes de líneas de emisión de azufre, nitrógeno e hidrógeno. Debido a que las líneas de emisión de azufre son más débiles que las de hidrógeno y nitrógeno, sus imágenes han sido difíciles de capturar. Sin embargo, la gran apertura del telescopio Subaru ayudó al instrumento a obtener una imagen de las líneas de emisión de azufre por primera vez. Dado que estas imágenes no muestran núcleos activos de galaxias, los científicos han descartado los AGN como fuente probable de energía para los vientos galácticos de NGC 253. Las líneas de emisión del nitrógeno y la proporción nitrógeno a hidrógeno ayudó a los científicos a sacar la conclusión de que los shocks excitan los vientos galácticos de NGC 253, y sus líneas de emisión indican las fuentes de energía que desplazan las partículas de gases en el viento de un nivel de energía inferior a otro superior, por lo tanto excitándolo.
Hay dos tipos de fuentes de energía que excitan el gas: una es el fuerte movimiento brusco del gas que genera choques, y el otro es la energía térmica de las estrellas. Basados en la abundancia de nitrógeno en relación con el hidrógeno, los científicos pueden identificar cuales regiones en esta galaxia son excitadas por los choques y cuales por las estrellas.
Los choques están marcados por una región de transición que se produce cuando el hidrógeno y otros elementos están parcialmente ionizados; la mayor parte de la emisión del azufre y del nitrógeno está en esta región y la relación nitrógeno/hidrógeno es grande. En contraste, la luz ultravioleta de las estrellas produce una región completamente ionizada, no una región de transición, en que la proporción nitrógeno/hidrógeno es baja. Los mapas de las proporciones nitrógenode/hidrógeno confirmaron que son loschoques, más que la energía térmica de las estrellas, la fuente que conduce los vientos galácticos de NGC 253.
Figura a: Imagen infrarroja de la galaxia NGC 253 (Engelbracht et al. 1998, ApJ, 505, 639-658). La barra en la parte inferior izquierda representa a escala una longitud de 1000 parsecs (o 3260 años luz). El cuadrado verde representa el sitio de las figuras B, C y D.Figura b: imagen de la línea de emisión de hidrógeno de la región central de NGC 253. La escala de color representa la diferencia de los flujos de emisión del hidrógeno. El tronco de cono representa la posición del viento galáctico. Las flechas en el cono representan la dirección en la que el viento galáctico está soplando.
Las restantes dos figuras muestran los mapas de la proporción de las lineas de nitrógeno/hidrógeno (figura c) y azufre/hidrógeno (figura d) de la región central de NGC 253. La escala de color representa la diferencia de proporciones. Las cruces verdes representan los centros de NGC 253, mientras que las barras blancas en la parte inferior derecha representan a escala una longitud de 100 parsecs (o 326 años-luz).
Direcciones futuras
Aunque los resultados de esta observación nos ayudan a entender más acerca de los procesos físicos que producen vientos galácticos, no se pueden establecer conclusiones acerca de las propiedades de los vientos galácticos en otras galaxias. Más observaciones de los vientos galácticos y las investigaciones de sus propiedades comunes ayudarán a desvelar los misterios de cómo evolucionaron las galaxias.
Traducido de:
• Maps Unveil the Source of Starburst Galaxy's Winds
Información relacionada:
• NGC 253
• Starburst galaxy
• Active galactic nucleus
Imágenes:
• Galaxia NGC 253. APOD, NASA. Crédito y Copyright: R. Jay GaBany (Cosmotography.com).
• Figuras A,B, C y D>: Subaru Telescope.
• Maps Unveil the Source of Starburst Galaxy's Winds
Información relacionada:
• NGC 253
• Starburst galaxy
• Active galactic nucleus
Imágenes:
• Galaxia NGC 253. APOD, NASA. Crédito y Copyright: R. Jay GaBany (Cosmotography.com).
• Figuras A,B, C y D>: Subaru Telescope.
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