Hay galaxias de diferentes formas y
tamaños, y algunas de las diferencias más pronunciadas entre ellas están
relacionadas con la manera en que forman nuevas estrellas y dónde lo hacen.
Hasta ahora ha sido difícil realizar
investigaciones que permitan explicar de manera fehaciente esas diferencias,
pero la suerte de los astrónomos está por cambiar.
Una campaña sin precedentes emprendida por
ALMA, que sumó 750 horas de observación y abarcó 74 galaxias espirales
cercanas, está arrojando nuevas luces sobre la relación entre las nubes
incubadoras de estrellas y sus galaxias anfitrionas.
El proyecto de investigación PHANGS-ALMA
(‘Estudios Físicos en Alta Resolución Angular en Galaxias Cercanas’, por su
sigla en inglés) del Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA)
ahonda en este aspecto con un nivel de precisión y detalle sin precedentes, al
estudiar las características demográficas e individuales de las incubadoras de
estrellas de un número prodigioso de galaxias, que a la fecha ya suman 74.
PHANGS-ALMA es una campaña única de su
tipo que ya ha totalizado 750 horas de observación y ha permitido a los
astrónomos entender mucho mejor cómo cambian los ciclos de formación estelar
según el tamaño, la edad y el comportamiento interno de cada galaxia. Este
estudio es de diez a cien veces más detallado (dependiendo del parámetro de
comparación) que cualquier campaña anterior de este tipo.
“Algunas galaxias fabrican estrellas a una
velocidad vertiginosa, mientras que otras agotaron el combustible necesario
hace mucho tiempo. Las causas de esta diversidad podrían perfectamente deberse
a las propiedades de las mismas incubadoras de estrellas”, comenta Erik
Rosolowsky, astrónomo de la Universidad de Alberta (Canadá) y co investigador principal
del equipo de investigación de PHANGS-ALMA.
Rosolowsky presentó los hallazgos
preliminares del estudio en el congreso n.o 233 de la Sociedad Astronómica
Estadounidense, que se celebra esta
semana en Seattle (Washington, EE. UU.). Los resultados de la campaña
también han sido recogidos en distintos artículos publicados en The
Astrophysical Journaly The Astrophysical Journal Letters.
“En observaciones realizadas con
generaciones anteriores de radiotelescopios se obtuvieron datos cruciales sobre
la naturaleza de estas incubadoras densas y frías”, señala Rosolowsky.
“Sin embargo, esas observaciones carecían
de la sensibilidad, la alta resolución y la capacidad para estudiar un amplio
abanico de incubadoras en toda la población de galaxias locales. Esto limitaba
considerablemente nuestra capacidad para relacionar el comportamiento o las
propiedades de cada incubadora con las características de las galaxias a las
que pertenecían”.
Durante decenios los astrónomos han aventurado
que hay diferencias fundamentales en la forma en que las galaxias espirales de
distintos tamaños convierten el hidrógeno en nuevas estrellas. Algunos
astrónomos han propuesto que las galaxias más grandes –y generalmente más
antiguas– son menos eficientes que sus primas más pequeñas a la hora de
producir estrellas. La explicación más lógica es que tienen incubadoras
estelares menos eficientes. No obstante, ha sido difícil poner a prueba esta
teoría.
Por primera vez, ALMA está permitiendo a
los astrónomos realizar una campaña con la amplitud necesaria para determinar
cómo las propiedades (tamaño, movimiento, etc.) de una galaxia de grandes
proporciones inciden en el ciclo de formación estelar de cada nube molecular.
Estas nubes no tienen más de unas decenas o centenas de años luz de extensión,
relativamente poco en la escala de una galaxia, sobre todo cuando se las
observan a millones de años luz de distancia.
“La formación de estrellas es más
eficiente en algunas galaxias que en otras, pero la escasez de observaciones de
alta resolución a escala de estas nubes nos impedía poner a prueba nuestras
teorías, y por eso estas observaciones de ALMA son tan importantes”, explica
Adam Leroy, astrónomo de la Ohio State Universityy coinvestigador principal del
equipo de PHANGS-ALMA.
Según el astrónomo, parte del misterio de
los procesos de formación estelar está relacionado con el medio interestelar;
en otras palabras, toda la materia y energía presente entre las estrellas.
Los astrónomos saben que hay una retroalimentación
permanente dentro y alrededor de las incubadoras de estrellas. En estas nubes,
hay densos bolsos de gas que colapsan y forman estrellas, lo cual perjudica el
medio interestelar.
“En efecto, al comparar las observaciones
preliminares de la campaña PHANGS con las ubicaciones de las estrellas recién
formadas vemos que estas rápidamente destruyen sus nubes incubadoras”, afirma
Rosolowsky. “El equipo de PHANGS está analizando cómo se da este fenómeno en
distintos tipos de galaxia, puesto que podría ser un factor clave en la
eficiencia de los procesos de formación de estrellas”.
Para ello, ALMA está observando moléculas
de monóxido de carbono (CO) de todas las galaxias espirales relativamente
masivas del hemisferio sur y que, por lo general, se ven de frente. Las
moléculas de CO emiten luz en longitudes de onda milimétricas de forma natural,
y ALMA es capaz de detectarla. Estas moléculas son particularmente útiles para
determinar la ubicación de nubes incubadoras.
“ALMA es una máquina increíblemente
eficiente para mapear la distribución de monóxido de carbono en galaxias
cercanas”, afirma Leroy. “Pudo hacer estas observaciones gracias a la capacidad
combinada de sus antenas de 12 metros, que estudian estructuras en detalle, y
las antenas más pequeñas, de 7 metros, situadas en el centro del conjunto, que
son sensibles a objetos más grandes y permiten complementar la información”.
En otra campaña similar, llamada
PHANGS-MUSE, se está usando el Very Large Telescopepara obtener imágenes
ópticas de las primeras 19 galaxias observadas por ALMA. MUSEequivale a
‘explorador espectroscópico de unidades múltiples’ por su sigla en inglés. Otro
estudio, llamado PHANGS-HST, usa el telescopio espacial Hubble para analizar 38
de estas galaxias con el fin de encontrar sus cúmulos estelares más jóvenes.
Juntos, estos tres estudios proporcionan un panorama extraordinariamente
completo de la forma en que las galaxias forman estrellas al analizar su gas
molecular, su movimiento, la distribución del gas ionizado(lugares donde ya se están
formando estrellas) y la totalidad de las poblaciones de estrellas de las
galaxias.
“En astronomía no tenemos cómo ver el
cosmos cambiar con el tiempo, pues las escalas de tiempo son simplemente
enormes para la existencia humana, señala Rosolowsky. “No podemos mirar un
objeto para siempre, pero podemos observar cientos de miles de nubes
incubadoras en galaxias de distintos tamaños y edades para inferir cómo
evolucionan. Ese es el verdadero aporte de la campaña ALMA-PHANGS”.
“También observamos entre miles y decenas
de miles de zonas incubadoras dentro de cada galaxia para estudiarlas en todo
su ciclo de vida. Esto nos permite hacernos una idea del nacimiento y la muerte
de las incubadoras de estrellas en las diferentes galaxias, algo prácticamente
imposible de lograr antes de ALMA”, agrega Leroy.
Hasta ahora, PHANGS-ALMA ha estudiado
cerca de 30.000 objetos similares a la nebulosa de Orión en el Universo
cercano, y se espera observar cerca de 300.000 zonas incubadoras.
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