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| Los datos de ALMA (rojo/naranja), mostrados aquí en una vista compuesta, revelan las estructuras de filamentos dejadas por el desprendimiento de la presión del carnero en una vista óptica de NGC4921 del telescopio espacial Hubble. Los científicos creen que estos filamentos se forman cuando los campos magnéticos de la galaxia impiden que parte de la materia se desprenda. Crédito: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/S. Dagnello (NRAO), NASA/ESA/Hubble/K. Cook (LLNL), L. Shatz |
Los datos de ALMA demuestran que el desprendimiento de la presión de los espolones no supone el fin inmediato de las galaxias.
Un nuevo estudio realizado por científicos que utilizan el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) sugiere que los gases previamente desplazados pueden volver a acumularse en las galaxias, lo que podría ralentizar el proceso de muerte de las galaxias causado por el desprendimiento de la presión de ariete y crear estructuras únicas más resistentes a sus efectos.
"Gran parte de los trabajos anteriores sobre galaxias despojadas de la presión del carnero se centran en el material que se desprende de las galaxias. En este nuevo trabajo vemos que el gas, en lugar de ser expulsado de la galaxia para no volver nunca más, se mueve como un boomerang, siendo expulsado pero luego dando vueltas y cayendo de nuevo a su fuente", dijo William Cramer, astrónomo de la Universidad Estatal de Arizona y autor principal del nuevo estudio. "Al combinar los datos del Hubble y de ALMA a muy alta resolución, somos capaces de demostrar que este proceso está ocurriendo".
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| Vista ampliada de un compuesto de ALMA (rojo/naranja) y del telescopio espacial Hubble (óptico) de NGC4921. Esta composición destaca las estructuras de filamentos resultantes de los efectos de la eliminación de la presión de los espolones. El despojo de la presión del carnero es un proceso conocido por despojar de gas a las galaxias, dejándolas sin el material necesario para formar nuevas estrellas. Un nuevo estudio indica que parte del material puede no ser despojado de la galaxia, y en su lugar, se vuelve a crear, potencialmente con la ayuda de los campos magnéticos, ralentizando el proceso de muerte de la galaxia. Crédito: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/S. Dagnello (NRAO), NASA/ESA/Hubble/K. Cook (LLNL), L. Shatz |
El despojo de la presión del carnero se refiere al proceso que desplaza el gas de las galaxias, dejándolas sin el material necesario para formar nuevas estrellas. A medida que las galaxias se desplazan por sus cúmulos de galaxias, el gas caliente conocido como medio intracúmulo -o, el espacio intermedio- actúa como un viento fuerte, empujando los gases fuera de las galaxias que viajan. Con el tiempo, esto lleva a la inanición y a la "muerte" de galaxias que antes eran activas en la formación de estrellas. Dado que la eliminación de la presión del ariete puede acelerar el ciclo de vida normal de las galaxias y alterar la cantidad de gas molecular en su interior, es de especial interés para los científicos que estudian la vida, maduración y muerte de las galaxias.
"Hemos visto en las simulaciones que no todo el gas que es empujado por el desprendimiento de presión del carnero escapa de la galaxia porque tiene que alcanzar la velocidad de escape para poder realmente escapar y no retroceder. Creemos que la re-creación que estamos viendo proviene de nubes de gas que fueron empujadas fuera de la galaxia por el despojo de la presión del carnero, y no alcanzaron la velocidad de escape, por lo que están cayendo de nuevo", dijo Jeff Kenney, un astrónomo de la Universidad de Yale, y el co-autor del estudio. "Si se trata de predecir la rapidez con la que una galaxia va a dejar de formar estrellas con el tiempo y se va a transformar en una galaxia roja o muerta, entonces hay que entender la eficacia de la presión de ariete para expulsar el gas. Si no se sabe que el gas puede volver a caer sobre la galaxia y seguir reciclándose y formando nuevas estrellas, se va a sobreestimar el apagado de las estrellas. Tener la prueba de este proceso significa una línea de tiempo más precisa para el ciclo de vida de las galaxias".
El nuevo estudio se centra en NGC 4921 -una galaxia espiral barrada y la mayor galaxia espiral del cúmulo de Coma- situada a unos 320 millones de años luz de la Tierra en la constelación de Coma Berenices. NGC 4921 es de especial interés para los científicos que estudian los efectos de la eliminación de la presión del carnero porque hay abundantes pruebas tanto del proceso como de sus consecuencias.
"La presión de carnero desencadena la formación de estrellas en el lado en el que está teniendo el mayor impacto en la galaxia", dijo Cramer. "Es fácil de identificar en NGC 4921 porque hay muchas estrellas azules jóvenes en el lado de la galaxia donde está ocurriendo".
Kenney añadió que el desprendimiento de la presión del carnero en NGC 4921 ha creado una línea fuerte y visible entre los lugares en los que todavía existe polvo en la galaxia y los que no. "Hay una fuerte línea de polvo presente, y más allá de eso casi no hay gas en la galaxia. Creemos que esa parte de la galaxia ha sido limpiada casi por completo por la presión del carnero".
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| Esta combinación muestra los datos de ALMA (rojo/naranja) sobre las imágenes del telescopio espacial Hubble (óptico) de NGC4921. Un nuevo estudio de esta galaxia en forma de barra espiral ha revelado la existencia de estructuras filamentosas similares a las de los Pilares de la Creación, pero mucho más grandes. Estas estructuras son causadas por un proceso conocido como despojo de presión de carnero, que empuja el gas fuera de las galaxias, dejándolas sin el material necesario para formar nuevas estrellas. Crédito: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/S. Dagnello (NRAO), NASA/ESA/Hubble/K. Cook (LLNL), L. Shatz |
Utilizando el receptor de banda 6 de ALMA, los científicos fueron capaces de resolver el monóxido de carbono, la clave para "ver" tanto las zonas de la galaxia desprovistas de gas, como aquellas en las que se está recreando. "Sabemos que la mayor parte del gas molecular de las galaxias está en forma de hidrógeno, pero el hidrógeno molecular es muy difícil de observar directamente", explica Cramer. "El monóxido de carbono se utiliza habitualmente como sustituto para estudiar el gas molecular en las galaxias porque es mucho más fácil de observar".
La capacidad de ver más de la galaxia, incluso en su parte más tenue, desveló interesantes estructuras probablemente creadas en el proceso de desplazamiento del gas, y más inmunes a sus efectos. "La presión de carnero parece formar estructuras únicas, o filamentos en las galaxias que son pistas sobre cómo evoluciona una galaxia bajo un viento de presión de carnero. En el caso de NGC 4921, guardan un sorprendente parecido con la famosa nebulosa de los Pilares de la Creación, aunque a una escala mucho más masiva", dijo Cramer. "Creemos que están sostenidas por campos magnéticos que impiden que se desprendan con el resto del gas".
Las observaciones revelaron que las estructuras son algo más que meras volutas de gas y polvo; los filamentos tienen masa y mucha. "Estos filamentos son más pesados y pegajosos -se aferran a su material con más fuerza que el resto del medio interestelar de la galaxia- y parecen estar conectados a esa gran cresta de polvo tanto en el espacio como en la velocidad", dijo Kenney. "Se parecen más a la melaza que al humo. Si soplas sobre algo que es humo, el humo es ligero, y se dispersa y va en todas direcciones. Pero esto es mucho más pesado que eso".
Aunque es un avance significativo, los resultados del estudio son sólo un punto de partida para Cramer y Kenney, que examinaron una pequeña parte de una sola galaxia. "Si queremos predecir la tasa de mortalidad de las galaxias, y la tasa de nacimiento de nuevas estrellas, tenemos que entender si y cuánto del material que forma las estrellas, originalmente perdido por la presión del carnero, es realmente reciclado de nuevo", dijo Cramer. "Estas observaciones son sólo de un cuadrante de NGC 4921. Es probable que haya aún más gas que vuelve a caer en otros cuadrantes. Aunque hemos confirmado que parte del gas despojado puede 'llover' de vuelta, necesitamos más observaciones para cuantificar cuánto gas cae de vuelta y cuántas estrellas nuevas se forman como resultado."
"Un estudio fascinante, que demuestra el poder de ALMA y el beneficio de combinar sus observaciones con las de un telescopio en otras longitudes de onda", añadió Joseph Pesce, oficial del programa NRAO/ALMA en la NSF. "La eliminación de la presión del carnero es un fenómeno importante para las galaxias en cúmulos, y entender mejor el proceso nos permite comprender mejor la evolución de las galaxias -y la naturaleza".
Fuentes, créditos y referencias:
Los resultados del estudio se publicarán en una próxima edición de The Astrophysical Journal.
“Molecular gas filaments and fallback in the ram pressure stripped Coma
spiral NGC 4921” by William J. Cramer, Jeffrey D. P. Kenney, Stephanie
Tonnesen, Rory Smith, Tony Wong, Pavel Jáchym, Juan R. Cortés, Paulo C.
Cortés, Yu-Ting Wu, Accepted, The Astrophysical Journal.
arXiv: 2107.11731
Creditos a SciTechDaily