El XMM_Newton descubre diferentes gases en el halo de la Vía láctea.

El gas del halo de la Vía Láctea.

La impresión de este artista animado muestra la Vía Láctea (la pequeña galaxia representada en el centro del marco) y su halo (la región gaseosa extendida). Ilustra el halo en tres tonos diferentes: esmeralda, amarillo y verde. Todos estos se mezclan en todo el halo, y cada uno representa gas de una temperatura diferente. Luego aparecen puntos a través de este halo; estos representan elementos y sus abundancias relativas, según lo detectado por el observatorio espacial de rayos X XMM-Newton de la ESA: nitrógeno (negro, 41 puntos), neón (naranja / amarillo, 39 puntos), oxígeno (azul claro, 7 puntos) y hierro ( rojo, 1 punto). Un halo es una vasta región de gas, estrellas y materia oscura invisible que rodea una galaxia. Es un componente clave de una galaxia, que la conecta con un espacio intergaláctico más amplio y, por lo tanto, se cree que juega un papel importante en la evolución galáctica. Un estudio que usa XMM-Newton ahora muestra que el halo de la Vía Láctea contiene no uno sino tres componentes diferentes de gas caliente, siendo el más caliente un factor de diez más caliente de lo que se pensaba. Esta es la primera vez que se descubren múltiples componentes de gas estructurados de esta manera no solo en la Vía Láctea, sino en cualquier galaxia. El estudio también encontró que el halo tiene una composición química diferente a la prevista: contiene menos hierro de lo esperado, lo que indica que el halo se ha enriquecido con estrellas moribundas masivas y también menos oxígeno, probablemente debido a que este elemento es absorbido por partículas polvorientas. en el halo. Crédito: ESA.

El XMM-Newton de la ESA ha descubierto que el gas que acecha en el halo de la Vía Láctea alcanza temperaturas mucho más altas de lo que se pensaba anteriormente y tiene una composición química diferente a la prevista, lo que desafía nuestra comprensión de nuestro hogar galáctico.

Un halo es una vasta región de gas, estrellas y materia oscura invisible que rodea una galaxia. Es un componente clave de una galaxia, que la conecta con un espacio intergaláctico más amplio y, por lo tanto, se cree que juega un papel importante en la evolución galáctica.

Hasta ahora, se pensaba que el halo de una galaxia contenía gas caliente a una sola temperatura, y la temperatura exacta de este gas dependía de la masa de la galaxia.

Sin embargo, un nuevo estudio que utiliza el observatorio espacial de rayos X XMM-Newton de la ESA ahora muestra que el halo de la Vía Láctea contiene no uno sino tres componentes diferentes de gas caliente, siendo el más caliente un factor de diez veces más caliente de lo que se pensaba. Esta es la primera vez que se descubren múltiples componentes de gas estructurados de esta manera no solo en la Vía Láctea, sino en cualquier galaxia.

"Pensamos que las temperaturas de los gases en los halo galácticos oscilaban entre 10 000 y un millón de grados, pero resulta que parte del gas en el halo de la Vía Láctea puede alcanzar los 10 millones de grados", dijo Sanskriti Das, un estudiante graduado de La Universidad del Estado de Ohio, EE. UU., Y autor principal del nuevo estudio.

"Si bien creemos que el gas se calienta a alrededor de un millón de grados cuando se forma inicialmente una galaxia, no estamos seguros de cómo este componente se calentó tanto. Puede deberse a los vientos que emanan del disco de estrellas dentro de la Vía Láctea".

El estudio utilizó una combinación de dos instrumentos a bordo del XMM-Newton: el espectrómetro de rejilla de reflexión (RGS) y la cámara europea de imágenes de fotones (EPIC). EPIC se utilizó para estudiar la luz emitida por el halo, y RGS para estudiar cómo el halo afecta y absorbe la luz que lo atraviesa.

Para explorar el halo de la Vía Láctea en absorción, Sanskriti y sus colegas observaron un objeto conocido como blazar: el núcleo muy activo y enérgico de una galaxia distante que emite intensos rayos de luz.

Después de haber recorrido casi cinco mil millones de años luz a través del cosmos, la luz de rayos X de este blazar también pasó a través del halo de nuestra galaxia antes de llegar a los detectores de XMM-Newton, y por lo tanto tiene pistas sobre las propiedades de esta región gaseosa.

A diferencia de los estudios de rayos X anteriores del halo de la Vía Láctea, que normalmente duran uno o dos días, el equipo realizó observaciones durante un período de tres semanas, lo que les permitió detectar señales que generalmente son demasiado débiles para ver.

La impresión de este artista muestra la Vía Láctea (la pequeña galaxia representada en el centro del marco) y su halo (la región gaseosa extendida). Un halo es una vasta región de gas, estrellas y materia oscura invisible que rodea una galaxia. Es un componente clave de una galaxia, que la conecta con un espacio intergaláctico más amplio y, por lo tanto, se cree que juega un papel importante en la evolución galáctica. Un estudio que utiliza el observatorio espacial de rayos X XMM-Newton de la ESA ahora muestra que el halo de la Vía Láctea contiene no uno sino tres componentes diferentes de gas caliente, siendo el más caliente un factor de diez más caliente de lo que se pensaba. Esta es la primera vez que se descubren múltiples componentes de gas estructurados de esta manera no solo en la Vía Láctea, sino en cualquier galaxia. El estudio también encontró que el halo tiene una composición química diferente a la prevista: contiene menos hierro de lo esperado, lo que indica que el halo se ha enriquecido con estrellas moribundas masivas y también menos oxígeno, probablemente debido a que este elemento es absorbido por partículas polvorientas. en el halo Esta imagen ilustra el halo en tres tonos diferentes: esmeralda, amarillo y verde. Todos estos se mezclan en todo el halo, y cada uno representa gas de una temperatura diferente. Crédito: ESA.

"Analizamos la luz del blazar y nos enfocamos en sus firmas espectrales individuales: las características de la luz que pueden informarnos sobre el material que nos ha pasado", dijo la coautora Smita Mathur, también de la Universidad Estatal de Ohio. y el asesor de Sanskriti.

"Hay firmas específicas que solo existen a temperaturas específicas, por lo que pudimos determinar qué tan caliente debe haber estado el gas halo para afectar la luz blazar como lo hizo".

El halo caliente de la Vía Láctea también se mejora significativamente con elementos más pesados ​​que el helio, que generalmente se producen en las etapas posteriores de la vida de una estrella. Esto indica que el halo ha recibido material creado por ciertas estrellas durante sus vidas y etapas finales, y se arrojó al espacio a medida que mueren.

"Hasta ahora, los científicos han buscado principalmente oxígeno, ya que es abundante y, por lo tanto, más fácil de encontrar que otros elementos", agregó Sanskriti. "Nuestro estudio fue más detallado: observamos no solo el oxígeno sino también el nitrógeno, el neón y el hierro, y encontramos algunos resultados sumamente interesantes".

Los científicos esperan que el halo contenga elementos en proporciones similares a las observadas en el Sol. Sin embargo, Das y sus colegas notaron menos hierro en el halo de lo esperado, lo que indica que el halo se ha enriquecido con estrellas moribundas masivas y también menos oxígeno, probablemente debido a que este elemento es absorbido por partículas polvorientas en el halo. "Esto es realmente emocionante, fue completamente inesperado y nos dice que tenemos mucho que aprender sobre cómo la Vía Láctea se ha convertido en la galaxia que es hoy", agregó Sanskriti.

El componente de gas caliente recientemente descubierto también tiene implicaciones más amplias que afectan nuestra comprensión general del cosmos. Nuestra galaxia contiene mucha menos masa de la que esperamos: esto se conoce como el "problema de la materia faltante", ya que lo que observamos no coincide con las predicciones teóricas.

A partir de su mapeo a largo plazo del cosmos, la nave espacial Planck de la ESA predijo que algo menos del 5% de la masa en el Universo debería existir en forma de materia `` normal '', del tipo que forma estrellas, galaxias, planetas, etc.

"Sin embargo, cuando sumamos todo lo que vemos, nuestra cifra no se acerca a esta predicción", agregó el coautor Fabrizio Nicastro de Osservatorio Astronomico di Roma – INAF, Italia, y el Centro Harvard-Smithsonian de Astrofísica, Estados Unidos. "Entonces, ¿dónde está el resto? Algunos sugieren que puede estar escondido en los halos extendidos y masivos que rodean las galaxias, haciendo que nuestro hallazgo sea realmente emocionante".

La impresión de este artista muestra la Vía Láctea (la pequeña galaxia representada en el centro del marco) y su halo (la región gaseosa extendida). Los puntos dispersos en el halo representan elementos y sus abundancias relativas, según lo detectado por el observatorio espacial de rayos X XMM-Newton de la ESA: nitrógeno (negro, 41 puntos), neón (naranja / amarillo, 39 puntos), oxígeno (azul claro, 7 puntos) y hierro (rojo, 1 punto). Un halo es una vasta región de gas, estrellas y materia oscura invisible que rodea una galaxia. Es un componente clave de una galaxia, que la conecta con un espacio intergaláctico más amplio y, por lo tanto, se cree que juega un papel importante en la evolución galáctica. Un estudio que usa XMM-Newton ahora muestra que el halo de la Vía Láctea contiene no uno sino tres componentes diferentes de gas caliente, siendo el más caliente un factor de diez más caliente de lo que se pensaba. Esta es la primera vez que se descubren múltiples componentes de gas estructurados de esta manera no solo en la Vía Láctea, sino en cualquier galaxia. El estudio también encontró que el halo tiene una composición química diferente a la prevista: contiene menos hierro de lo esperado, lo que indica que el halo se ha enriquecido con estrellas moribundas masivas y también menos oxígeno, probablemente debido a que este elemento es absorbido por partículas polvorientas. en el halo. Esta imagen ilustra el halo en tres tonos diferentes: esmeralda, amarillo y verde. Todos estos se mezclan en todo el halo, y cada uno representa gas de una temperatura diferente. Crédito: ESA.

Como este componente caliente del halo de la Vía Láctea nunca se había visto antes, es posible que se haya pasado por alto en análisis anteriores y, por lo tanto, puede contener una gran cantidad de esta materia 'faltante'.

"Estas observaciones proporcionan nuevas ideas sobre la historia térmica y química de la Vía Láctea y su halo, y desafían nuestro conocimiento de cómo se forman y evolucionan las galaxias", dijo el científico del proyecto XMM de la ESA, Norbert Schartel.

"El estudio examinó el halo a lo largo de una línea de visión, que se dirige hacia el blazar, por lo que será muy emocionante ver cómo se amplía la investigación futura sobre esto".

Para editores.

"Discovery of a Very Hot Phase of the Milky Way Circumgalactic Medium with Non-solar Abundance Ratios", enlace artículo, por Das, S., Mathur, S., Nicastro, F. y Krongold, Y .; y "Multiple Temperature Components of the Hot Circumgalactic Medium of the Milky Way", enlace artículo,  por Das, S., Mathur, S., Gupta, A., Nicastro, F. y Krongold, Y. se publican en Astrophysical Journal Letters y Astrophysical Journal. , respectivamente.

Estos estudios utilizan datos del observatorio espacial XMM-Newton de la ESA. El blazar se llama 1ES 1553 + 113.

Contacto de medios.

Sanskriti Das

La Universidad Estatal de Ohio, EE. UU.

Correo electrónico: das.244@buckeyemail.osu.edu

Smita Mathur

La Universidad Estatal de Ohio, EE. UU.

Correo electrónico: smita@astronomy.ohio-state.edu

Fabrizio Nicastro

Osservatorio Astronomico di Roma – INAF, Italia

Centro Harvard-Smithsoniano de Astrofísica, EE. UU.

Correo electrónico: fabrizio.nicastro@inaf.it

Norbert Schartel

Científico del proyecto XMM-Newton

Agencia Espacial Europea

Correo electrónico: norbert.schartel@esa.int

Última actualización: 16 de enero de 2020, enlace publicación.