ESO 137-001, una galaxia despojada de su materia estelar.

ALMA explora una medusa cósmica.

ESO 137-001.

Usando los precisos ojos de ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) y del VLT (Very Large Telescope) de ESO, un equipo de astrónomos ha mapeado las intensas colas de una medusa cósmica: una serie de corrientes de gas emitidas desde una galaxia espiral llamada ESO 137-001.

En la imagen, puede apreciarse la belleza de este cnidario celeste con gran detalle. Los diversos elementos que componen esta imagen fueron captados por diferentes telescopios. Las imágenes de la galaxia y sus alrededores fueron tomadas por el Telescopio Espacial Hubble de la NASA/ESA; sus colas, que trazan corrientes de hidrógeno y aparecen en tonos de color púrpura brillante, por el instrumento MUSE, instalado en el VLT; y los puntos brillantes de emisión de dióxido de carbono que hay en el interior del sistema, y que aparecen como bengalas de color rojo anaranjado, fueron captados por ALMA.

Estas colas se generan por un llamativo fenómeno conocido como desprendimiento de presión ram (ram-pressure stripping). El espacio entre las galaxias de un cúmulo no está vacío, sino lleno de material que actúa como un fluido viscoso. A medida que una galaxia viaja a través de este entorno resistente, la galaxia es despojada de su gas y este forma una estela que crea hermosos e intrincados sistemas como los que se ven en la imagen, alrededor de ESO 137-001 (que se encuentra en el cúmulo de galaxias Norma). La dirección y la posición de la cola arrojan luz sobre la forma en que la galaxia se mueve (generalmente, con galaxias cayendo hacia el centro del propio cúmulo).

Esta imagen ofrece el primer mapa de alta resolución del gas molecular frío que acecha dentro de un sistema desgarrado por presión ram. ESO 137-001 es una de las galaxias medusa más cercanas a la Tierra, y es particularmente interesante porque sus largas colas extendidas de gas contienen características conocidas como 'bolas de fuego': estallidos de formación estelar. Los precisos mecanismos que rigen cómo se forman las estrellas dentro de las colas de medusa son misteriosos, y este mapa proporciona información sobre las condiciones necesarias para que las nuevas estrellas se formen en ambientes tan intensos y cambiantes.

El conjunto ALMA está formado por 66 antenas y se encuentra en el llano de Chajinator, en el desierto chileno de Atacama, a una altitud de 5.000 metros. ALMA observa el cielo nocturno desde esta ubicación remota para descubrir los secretos de cómo se formó y evolucionó el Universo —y sus extraños y maravillosos residentes, ESO 137-001 incluido—, revelando más sobre nuestros orígenes cósmicos.

Crédito: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), P. Jachym (Czech Academy of Sciences) et al.

• Publicado en ESO el 31 de septiembre del 2.019, enlace imagen.

MUSE revela la verdadera historia que se esconde tras un choque galáctico.


ESO 137-001.

Imagen obtenida por el instrumento MUSE de la galaxia ESO 137-001, barrida por presión cinética.
MUSE, el instrumento del VLT (Very Large Telescope) de ESO, ha proporcionado a los investigadores la mejor panorámica de un espectacular accidente cósmico. Las observaciones revelan, por primera vez, el movimiento del gas a medida que es arrancado de la galaxia ESO 137-001 y devorado, a gran velocidad, por un enorme cúmulo de galaxias. Los resultados son la clave para solucionar un antiguo misterio: por qué se desactiva la formación estelar en los cúmulos de galaxias.

En esta imagen, los colores se asemejan a los colores reales, siendo los parches rojos brillantes nubes de gas de hidrógeno.

Crédito:
ESO/M. Fumagalli


MUSE, el nuevo instrumento del VLT (Very Large Telescope) de ESO, ha proporcionado a los investigadores la mejor panorámica de un espectacular accidente cósmico. Las nuevas observaciones revelan, por primera vez, el movimiento del gas a medida que es arrancado de la galaxia ESO 137-001 y devorado, a gran velocidad, por un enorme cúmulo de galaxias. Los resultados son la clave para solucionar un antiguo misterio: por qué se desactiva la formación estelar en los cúmulos de galaxias.

Este equipo de investigadores, dirigido por Michele Fumagalli, del Grupo de Astronomía Extragaláctica y del Instituto de Cosmología Computacional de la Universidad de Durham, ha sido de los primeros en utilizar el instrumento MUSE (Multi Unit Spectroscopic Explorer) de ESO, instalado en el VLT. Observando a ESO 137-001, una galaxia espiral que se encuentra a una distancia de 200 millones de años luz, en la constelación austral de Triangulum Australe (el triángulo meridional), han sido capaces de obtener las mejores vistas obtenidas hasta el momento de lo que le está ocurriendo exactamente a la galaxia a medida que se precipita dentro del cúmulo de Norma.

ESO 137-001. Crédito: NASA/ESA/CXC

MUSE ofrece a los astrónomos, no solo una imagen, sino que proporciona un espectro, o una banda de colores, para cada pixel de la imagen. Con este instrumento, los investigadores obtienen unos 90.000 espectros cada vez que miran a un objeto, logrando un mapa asombrosamente detallado de los movimientos y otras propiedades de los objetos observados [1].

A ESO 137-001 le están robando su materia prima mediante un proceso llamado “barrido por presión cinética” (ram-pressure stripping),  que ocurre cuando un objeto se mueve a gran velocidad a través de un líquido o gas. Un símil podría ser cómo el aire tira hacia atrás del pelo (y la cara) de un perro cuando saca cabeza por la ventanilla de un coche en movimiento. En este caso, el gas, en forma de fina capa, forma parte de una enorme nube caliente que envuelve al cúmulo de galaxias en el que está cayendo ESO 137-001, a varios millones de kilómetros por hora [2].

La galaxia está siendo despojada de la mayor parte de su gas, el combustible necesario para fabricar la próxima generación de jóvenes estrellas azules. ESO 137-001 está en medio de esta transformación galáctica y, de ser una galaxia azul, rica en gas, está pasando a convertirse en una galaxia roja sin apenas gas. Los científicos creen que el proceso observado ayudará a resolver un antiguo enigma científico.

"Averiguar cómo y por qué las galaxias que están en los cúmulos evolucionan del azul al rojo durante un período muy corto de tiempo, es una de las tareas principales de la astronomía moderna”, afirma Fumagalli. "Observar una galaxia, justo cuando cambia del azul al rojo, nos permite investigar cómo sucede".

Sin embargo, observar este espectáculo cósmico no es tarea fácil. El cúmulo de Norma se encuentra cerca del plano de nuestra propia galaxia, la Vía Láctea, así que está escondido detrás de grandes cantidades de gas y polvo galáctico.

El instrumento MUSE instalado en uno de los telescopios del VLT. Crédito:ESO.

Con la ayuda de MUSE, instalado en uno de los telescopios unitarios de 8 metros del VLT, en el Observatorio Paranal, en Chile, los científicos pudieron, no sólo detectar el gas que se encontraba en la galaxia y sus alrededores, sino que fueron capaces de ver cómo se mueve. El nuevo instrumento es tan eficaz que una hora de tiempo de observación fue suficiente para obtener una imagen de alta resolución de la galaxia, así como información sobre la distribución y el movimiento de su gas.

Las observaciones muestran que los bordes externos de ESO 137-001 ya están totalmente desprovistos de gas. Esto se debe a que el gas del cúmulo, a millones de grados de temperatura, empuja al gas más frío, expulsándolo de ESO 137-001 a medida que se mueven hacia el centro del cúmulo. Esto sucede primero en los brazos espirales, donde las estrellas y la materia apenas se propagan (al contrario de lo que ocurre en el centro), y donde la gravedad ejerce una fuerza relativamente débil sobre el gas. En el centro de la galaxia, sin embargo, la fuerza gravitacional es lo suficientemente fuerte como para aguantar más en este tira y afloja cósmico y aún se observa el gas.

Finalmente, todo el gas galáctico será barrido de ESO 137-001, que dejará tras de sí un rastro de vetas brillantes, restos delatores de este espectacular robo. El gas que está lejos de la galaxia se mezcla con el gas caliente del cúmulo, formando, de nuevo, magníficos rastros que se extienden hasta una distancia de más de 200.000 años-luz. El equipo pudo mirar, más de cerca, estas corrientes de gas para comprender mejor la turbulencia creada por la interacción.

Esta imagen los colores nos muestran los movimientos de los filamentos de gas, el color rojo significa que se aleja de la Tierra y el azul que se aproxima. Crédito: ESO/M. Fumagalli

Sorprendentemente, las nuevas observaciones de MUSE de este penacho de gas, muestran que el gas continúa rotando en el mismo sentido que la galaxia, incluso después de haber sido arrastrados al espacio. Además, los investigadores fueron capaces de determinar que la rotación de las estrellas en ESO 137-001 permanece sin cambios. Esto proporciona una evidencia adicional para confirmar que el responsable de despojar a la galaxia no es la gravedad, sino el gas del cúmulo [3].

Matteo Fossati (del Observatorio de la Universidad de Múnich y el Instituto Max-Planck para el estudio de la Física Extraterrestre, Garching, Alemania), coautor del artículo, concluye: "con los detalles revelados por MUSE nos estamos acercando a una comprensión completa de los procesos que tienen lugar en tales colisiones. Podemos ver en detalle los movimientos de la galaxia y del gas, algo que no sería posible sin este nuevo y singular instrumento. Estas, y futuras observaciones, nos ayudarán a desarrollar una idea más clara de lo que está impulsando la evolución de las galaxias".

Notas
[1] MUSE es el primer espectrógrafo de campo integral de gran tamaño instalado en un telescopio de 8 metros. Como comparación, los estudios anteriores de ESO 137-001 no recogieron más de 50 espectros.

[2] El telescopio espacial Hubble de NASA/ESA ha proporcionado una imagen espectacular de este objeto pero, a diferencia de MUSE, no puede revelar los movimientos del material.

[3] Si la gravedad desempeñara algún papel en el proceso por el cual se despoja a la galaxia de material, los investigadores habrían esperado ver perturbaciones dentro de la galaxia.

Información adicional.

Este trabajo de investigación se presenta en el artículo científico con el título “MUSE sneaks a peek at extreme ram-pressure stripping events. I. A kinematic study of the archetypal galaxy ESO137-001” que aparece en la revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society el 10 de noviembre de 2014, artículo científico.

El equipo de trabajo:

Michele Fumagalli (Grupo de Astronomía Extragaláctica e Instituto de Cosmología Computacional de la Universidad de Durham, Reino Unido), Matteo Fossati (Observatorio de la Universidad de Múnich e Instituto Max-Planck para el estudio de la Física Extraterrestre, Garching, Alemania), George K. T. Hau (ESO, Santiago, Chile), Giuseppe Gavazzi (Universidad de Milán-Bicocca, Italia), Richard Bower (Grupo de Astronomía Extragaláctica e Instituto de Cosmología Computacional de la Universidad de Durham, Reino Unido), Alessandro Boselli (Laboratorio de Astrofísica de Marsella, Francia) y Ming Sun (Departamento de Física, Universidad de Alabama, EE.UU.).

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”.

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Michele Fumagalli
Institute for Computational Cosmology, Durham University
Durham, United Kingdom
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Correo electrónico: michele.fumagalli@durham.ac.uk

Matteo Fossati
Universitäts-Sternwarte München and Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik
Munich, Germany
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Richard Hook
ESO education and Public Outreach Department
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Publicado en ESO el 14 de noviembre del 2.014.

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