Las estrellas contaminan, pero las galaxias se reciclan.
Reciclaje galáctico.
 |
| La galaxia Triangulum, también conocida como Messier 33 o M33, según la imagen del telescopio espacial Hubble. Créditos: NASA, ESA y M. Durbin, J. Dalcanton y B. F. Williams (Universidad de Washington). |
Un caso de falta de materia.
Los astrónomos que estudian el ciclo de vida de las galaxias han luchado con dos misterios principales.
Primero, para construir nuevas estrellas, las galaxias necesitan combustible: gases como hidrógeno, helio y, a veces, elementos más pesados. Pero muchas galaxias continúan haciendo estrellas mucho después de que los astrónomos predicen que su combustible debería haberse agotado. ¿De dónde venía el gas extra?
En segundo lugar, los subproductos de las estrellas existentes parecían estar ausentes. "A medida que las estrellas envejecen, contaminan su entorno", dijo Stephan McCandliss, astrofísico de la Universidad Johns Hopkins e investigador principal de FORTIS. "Toman material a su alrededor y lo expulsan".
Pero los científicos descubrieron que las galaxias llenas de estrellas no estaban tan contaminadas con metales (los elementos pesados forjados cuando las estrellas se queman) como deberían haber estado. El gas enriquecido en metal entraba y salía de las galaxias, pero nadie sabía cómo.
El centro de reciclaje galáctico.
Los astrónomos sabían de la existencia de MCG, pero la mayoría eran demasiado tenues y dispersos para ser estudiados en detalle. Luego, en 2009, se agregó el Espectrógrafo de Orígenes Cósmicos al Telescopio Espacial Hubble. El estudio del CGM ahora estaba abierto para los negocios.
Dos años después de la adición, una encuesta de los MCG de 42 galaxias reveló que estaban llenas de metales gaseosos. Era la reserva de metales, que faltaba en la galaxia, lo que los astrónomos habían estado buscando.
Estos gases enriquecidos en metal tampoco estaban simplemente allí sentados. En cambio, el CGM los pasa de un lado a otro con la galaxia como parte de un proceso continuo de reciclaje.
"El CGM es de vital importancia para comprender la evolución de las galaxias, ya que es el depósito de gran parte del combustible de formación estelar", dijo Scott Porter, astrofísico del Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland.
La gravedad, al extraer gases del CGM hacia el centro galáctico, inyecta a las galaxias combustible nuevo para formar estrellas. Al mismo tiempo, los vientos estelares y la supernova disparan metales nuevamente dentro del CGM, reponiendo el suministro.
 |
| Animación de una estrella gigantesca explotando en una supernova de "colapso del núcleo". Las supernovas son una de las formas en que las galaxias expulsan gases enriquecidos con metales en el medio circungaláctico. Créditos: NASA / JPL-Caltech |
Cómo contaminan las estrellas y las supernovas.
La misión FORTIS cuantificará cuánto gas se bombea al CGM como parte de este proceso de reciclaje. Específicamente, el telescopio mide los vientos de las estrellas y las supernovas para descubrir cuánto gas se inyecta en el CGM, y cuánto vuela al pasar.
"Si se expulsa gas a una velocidad muy alta, escapará por completo de la galaxia", dijo McCandliss. Los metales preciosos pueden ser disparados a través del CGM hasta el espacio intergaláctico, abandonando el proceso de reciclaje. "Pero si son expulsados a baja velocidad, circularán y ayudarán a enriquecer la galaxia".
Con este fin, FORTIS volará alto en un cohete que suena, un vehículo espacial suborbital que se lanza al espacio durante un viaje de ida y vuelta de 15 minutos antes de aterrizar de nuevo en la Tierra. FORTIS apuntará sus instrumentos a la galaxia Triangulum, también conocida como M33, a 2,7 millones de años luz de distancia. Triangulum es brillante, con muchas estrellas recientemente formadas que cuentan con fuertes vientos estelares.
Después de aproximadamente un minuto observando M33, FORTIS se centrará en sus cúmulos de estrellas y supernovas más brillantes para medir la velocidad y la composición de sus vientos. "Todo esto nos dará una idea de cómo está circulando ese material y cuánto se está moviendo", dijo McCandliss.
Nueva tecnología, nueva ciencia.
Como muchas misiones de cohetes que suenan, FORTIS buscará estas preguntas científicas mientras prueba nuevas herramientas. Para este vuelo, FORTIS está utilizando una matriz de microshutter de próxima generación que se basa en un diseño utilizado para el telescopio espacial James Webb de la NASA. El instrumento actualizado permitirá a FORTIS medir hasta 40 objetivos separados a la vez, en longitudes de onda de luz ultravioleta lejana más allá de lo que podrían resolver las versiones anteriores.
"Es una nueva ciencia habilitada por las nuevas tecnologías", dijo McCandliss. "Queremos capacitar a nuestra fuerza laboral en misiones más grandes y mejores".
La misión FORTIS se lanzará desde White Sands Missile Range en Nuevo México en un cohete de sondeo Black Brant IX. La trayectoria alcanza su punto máximo a una altitud de aproximadamente 155 millas antes de regresar a la Tierra para su recuperación. El equipo espera seis minutos de tiempo de observación, con un tiempo de vuelo total de aproximadamente 15 minutos. La ventana de lanzamiento se abre el 27 de octubre a las 10:30 p.m. MDT
Por Miles Hatfield.
Centro de vuelo espacial Goddard de la NASA, Greenbelt, Maryland.
Última actualización: 29 de octubre de 2019, enlace publicación.
Editor: Miles Hatfield
ACTUALIZACIÓN 29 de octubre de 2019.
La misión del Telescopio de círculo de Rowland ultravioleta lejano para imágenes y espectroscopía,, o FORTIS, se lanzó con éxito a las 12:30 a.m.EDT 28 de octubre (10:30 p.m. 27 de octubre MDT) desde el rango de misiles White Sands en Nuevo México Un cohete de sondeo suborbital Black Brant IX llevó la carga útil FORTIS a una altitud de 162 millas antes de descender en paracaídas. La carga útil fue recuperada. El análisis preliminar mostró que se recibieron buenos datos de los instrumentos de la carga útil.
Alguna vez se pensó en las galaxias como islas solitarias en el universo: grupos de materia flotando a través del espacio vacío. Ahora sabemos que están rodeados por una nube de polvo y gas mucho más grande, pero casi invisible. Los astrónomos lo llaman el medio circungaláctico, o CGM. El CGM actúa como una planta de reciclaje gigante, absorbe la materia expulsada por la galaxia y luego la empuja hacia adentro.
La misión de FORTIS estudiará este proceso de reciclaje para ayudar a resolver varios misterios sin resolver. Al lanzarse desde un cohete desde el White Sands Missile Range en Nuevo México, FORTIS observará una galaxia cercana para medir los gases que sus estrellas y la supernova bombean en el CGM circundante. Estas observaciones arrojarán luz sobre cómo circula el material dentro y fuera de las galaxias, alimentando la formación de estrellas y la evolución galáctica. La ventana de lanzamiento de FORTIS se abre el 27 de octubre.
