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

Posted by: DTR Posted date: 12/26/2014 / comment : 0

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.

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. 

Esta imagen combina las observaciones del telescopio espacial Hubble de NASA/ESA, con datos del Observatorio Chandra de rayos X. A medida que el chorro azul eléctrico, generado por el barrido por presión cinética, emana de ESO 137-001, vemos una gigantesca corriente de gas extendiéndose hacia la parte inferior de la imagen, sólo visible en el rango de los rayos X del espectro.

Crédito:

NASA, ESA, CXC

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.

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 jamás 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.

ESO