Más allá del borde. El halo de la galaxia del sombrero sugiere un pasado turbulento.

El pasado turbulento de una galaxia icónica.

EL HALO DE LA GALAXIA SOMBRERO. La majestuosa galaxia Sombrero (M104) es un enigma brillante, un híbrido que no se ajusta a una estructura espiral ni elíptica. También está solo en el cielo, no incrustado dentro de un grupo de otras galaxias. ¿Cómo llegó de esta manera? Los astrónomos usaron el telescopio espacial Hubble de la NASA para investigar la historia de esta galaxia inusual, resolviendo decenas de miles de estrellas individuales en el vasto halo de la galaxia y midiendo su metalicidad, la presencia de elementos pesados, que pueden proporcionar pistas forenses sobre el origen de la galaxia. A la izquierda hay una imagen de toda la galaxia que incluye una porción del halo mucho más débil que se encuentra muy lejos de su brillante disco y protuberancia. El Hubble fotografió dos regiones en el halo (una de las cuales se muestra en el cuadro blanco). Las imágenes de la derecha se acercan para mostrar el nivel de detalle capturado por Hubble. El cuadro naranja, un pequeño subconjunto de la vista del Hubble, contiene innumerables estrellas de halo. La población estelar aumenta en densidad más cerca del disco de la galaxia (cuadro azul inferior). Cada cuadro contiene un brillante cúmulo globular de estrellas, de las cuales hay muchas en el halo del Sombrero. Los datos recopilados por Hubble sorprendieron a los científicos, superando las expectativas establecidas por los halos de otras galaxias masivas. El halo del Sombrero contenía más estrellas ricas en metales de lo esperado, pero aún más extraña era la casi ausencia de estrellas viejas y pobres en metales que generalmente se encuentran en los halos de galaxias masivas. Sin embargo, muchos de los cúmulos globulares contienen estrellas pobres en metales: ¿por qué estaban allí, pero no en el halo más amplio? Por lo general, las estrellas migran lejos de sus grupos de padres a medida que envejecen. Una posible explicación para las características desconcertantes del Sombrero es que es el producto de la fusión de galaxias masivas hace miles de millones de años, a pesar de que la apariencia suave del disco y el halo de la galaxia no muestra signos de una interrupción tan grande. CRÉDITOS: NASA, Digital Sky Survey, P. Goudfrooij (STScI) y The Hubble Heritage Team (STScI / AURA).

Sorprendentes nuevos datos del Telescopio Espacial Hubble de la NASA sugieren que el "borde" liso y asentado del disco de la galaxia del Sombrero, Messier 104,  puede estar ocultando un pasado turbulento. La agudeza y sensibilidad del Hubble resuelve decenas de miles de estrellas individuales en el vasto y extenso halo del Sombrero, la región más allá de la porción central de una galaxia, típicamente hecha de estrellas más antiguas. Estas últimas observaciones del Sombrero están volcando la teoría convencional sobre su cabeza, mostrando solo una pequeña fracción de estrellas más viejas y pobres en metales en el halo, además de una abundancia inesperada de estrellas ricas en metales que generalmente se encuentran solo en el disco de una galaxia, y el centro bulto. Las fusiones importantes de galaxias anteriores son una posible explicación, aunque el majestuoso Sombrero no muestra ninguna evidencia desordenada de una fusión reciente de galaxias masivas.

"El Sombrero siempre ha sido una especie de galaxia extraña, que es lo que lo hace tan interesante", dijo Paul Goudfrooij del Space Telescope Science Institute (STScI), Baltimore, Maryland. "Las medidas de metalicidad del Hubble (es decir, la abundancia de elementos pesados ​​en las estrellas) son otra indicación de que el Sombrero tiene mucho que enseñarnos sobre el ensamblaje y evolución de las galaxias".

"Las observaciones de Hubble sobre el halo del Sombrero están cambiando nuestra comprensión generalmente aceptada del maquillaje de galaxias y la metalicidad en su cabeza", agregó el co-investigador Roger Cohen de STScI.

Una de las favoritas de los astrónomos y aficionados a los observadores del cielo por su brillante belleza y su curiosa estructura, la Galaxia del Sombrero (M104) ahora tiene un nuevo capítulo en su extraña historia: un halo extendido de estrellas ricas en metales con apenas un signo del metal esperado -pobres estrellas que se han observado en los halos de otras galaxias. Los investigadores, desconcertando los datos del Hubble, recurrieron a modelos informáticos sofisticados para sugerir explicaciones para la desconcertante inversión de la teoría galáctica convencional. Esos resultados sugieren la posibilidad igualmente sorprendente de fusiones importantes en el pasado de la galaxia, aunque la majestuosa estructura del Sombrero no tiene evidencia de interrupción reciente. Los hallazgos inusuales y las posibles explicaciones se publican en el Astrophysical Journal.

"La ausencia de estrellas pobres en metales fue una gran sorpresa", dijo Goudfrooij, "y la abundancia de estrellas ricas en metales solo se sumó al misterio".

En el halo de una galaxia, los astrónomos esperan encontrar generaciones anteriores de estrellas con elementos menos pesados, llamados metales, en comparación con las ciudades estelares abarrotadas en el disco principal de una galaxia. Los elementos se crean a través del proceso estelar del "ciclo de vida", y cuanto más tiempo una galaxia ha tenido estrellas pasando por este ciclo, más rico en elementos es el gas y mayor metalicidad son las estrellas que se forman a partir de ese gas. Estas estrellas más jóvenes de alta metalicidad se encuentran típicamente en el disco principal de la galaxia, donde la población estelar es más densa, o eso dice la sabiduría convencional.

Para complicar los hechos está la presencia de muchos viejos cúmulos de estrellas globulares pobres en metales. Se espera que estas estrellas más viejas y pobres en metales eventualmente salgan de sus cúmulos y se conviertan en parte del halo estelar general, pero ese proceso parece haber sido ineficiente en la galaxia Sombrero. El equipo comparó sus resultados con simulaciones recientes por computadora para ver cuál podría ser el origen de tales mediciones inesperadas de metalicidad en el halo de la galaxia.

Mosaico del Hubble de la majestuoso Galaxia del Sombrero. El Telescopio Espacial Hubble de la NASA / ESA ha entrenado su ojo afilado en una de las galaxias más majestuosas y fotogénicas del universo, la galaxia Sombrero, Messier 104 (M104). El sello distintivo de la galaxia es un núcleo bulbo blanco brillante rodeado por las gruesas calles de polvo que comprenden la estructura espiral de la galaxia. Como se ve desde la Tierra, la galaxia está inclinada casi de borde. Lo vemos desde solo seis grados al norte de su plano ecuatorial. Esta brillante galaxia fue nombrada Sombrero debido a su parecido con el borde ancho y el sombrero mexicano de copa alta. Con una magnitud relativamente brillante de +8, M104 está más allá del límite de visibilidad a simple vista y se ve fácilmente a través de pequeños telescopios. El Sombrero se encuentra en el extremo sur del rico cúmulo de galaxias de Virgo y es uno de los objetos más masivos de ese grupo, equivalente a 800 mil millones de soles. La galaxia tiene 50,000 años luz de diámetro y se encuentra a 30 millones de años luz de la Tierra. Crédito: NASA / ESA y The Hubble Heritage Team (STScI / AURA).

Los resultados también desafiaron las expectativas, lo que indica que el imperturbable Sombrero había sufrido importantes eventos de fusión o colisión hace miles de millones de años. A diferencia de nuestra galaxia, la Vía Láctea, que se cree que se ha tragado muchas galaxias satélites pequeñas en las llamadas acumulaciones "menores" durante miles de millones de años, una acumulación importante es la fusión de dos o más galaxias masivamente similares que son ricas en generaciones posteriores, estrellas de mayor metalicidad.

Las galaxias satélites solo contenían estrellas de baja metalicidad que eran en gran parte hidrógeno y helio del Big Bang. Los elementos más pesados ​​tuvieron que cocinarse en interiores estelares a través de la nucleosíntesis e incorporarse a las estrellas de la generación posterior. Este proceso fue bastante ineficaz en galaxias enanas como las de nuestra Vía Láctea, y más efectivo en galaxias más grandes y más evolucionadas.

Los resultados para el Sombrero son sorprendentes porque su disco liso no muestra signos de interrupción. En comparación con numerosas galaxias que interactúan, como las icónicas galaxias Antenas, obtienen su nombre de la apariencia distorsionada de sus brazos espirales debido a las fuerzas de marea de su interacción. Las fusiones de galaxias masivamente similares generalmente se unen en galaxias elípticas grandes y lisas con halos extendidos, un proceso que lleva miles de millones de años. Pero el Sombrero nunca se ha ajustado del todo a la definición tradicional de galaxia espiral o elíptica. Está en algún punto intermedio: un híbrido.

Para este proyecto en particular, el equipo eligió el Sombrero principalmente por su morfología única. Querían descubrir cómo tales galaxias "híbridas" podrían haberse formado y ensamblado con el tiempo. Se realizarán estudios de seguimiento para las distribuciones de halo metalicidad con varias galaxias a distancias similares a las del Sombrero.

El equipo de investigación espera que los futuros observatorios continúen la investigación de las propiedades inesperadas del Sombrero. El Wide Field Infrared Survey Telescope (WFIRST), con un campo de visión 100 veces mayor que el del Hubble, podrá capturar una imagen continua del halo de la galaxia mientras capta más estrellas con luz infrarroja. El telescopio espacial James Webb también será valioso por su resolución similar al Hubble y su sensibilidad infrarroja más profunda.

El telescopio espacial Hubble es un proyecto de cooperación internacional entre la NASA y la ESA (Agencia Espacial Europea). El Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland, administra el telescopio. El Instituto de Ciencia del Telescopio Espacial (STScI) en Baltimore, Maryland, lleva a cabo operaciones científicas del Hubble. STScI es operado para la NASA por la Asociación de Universidades para la Investigación en Astronomía en Washington, D.C.

Crédito: NASA, ESA y R. Cohen y P. Goudfrooij (STScI).

Contactos:

Leah Ramsay / Ray Villard

Instituto de Ciencias del Telescopio Espacial, Baltimore, Maryland
667-218-6439 / 410-338-4514

Roger Cohen / Paul Goudfrooij

Instituto de Ciencias del Telescopio Espacial, Baltimore, Maryland


• Publicado en HubbleSite el 20 de febrero del 2020, enlace publicación.

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