Una medición directa desde una famosa galaxia de brote estelar
Los astrónomos han medido, por primera vez, directamente la velocidad del gas sobrecalentado que fluye fuera de la galaxia de brote estelar M82, utilizando el instrumento Resolve a bordo de la nave espacial XRISM. El resultado ofrece a los investigadores una nueva forma de poner a prueba ideas de larga data sobre cómo la intensa formación estelar y la actividad de supernovas pueden impulsar vientos poderosos que modelan galaxias enteras.
Según NASA, el material se mueve a más de 2 millones de millas por hora, o más de 3 millones de kilómetros por hora. Los investigadores señalan que eso es lo bastante rápido como para servir como el motor principal del flujo de salida más frío y a gran escala ya conocido, que se extiende a decenas de miles de años luz desde el núcleo de la galaxia. Los hallazgos se publicaron el 25 de marzo en Nature.
M82, conocida a menudo como la galaxia del Cigarro, se encuentra a unos 12 millones de años luz en la Osa Mayor. Se clasifica como galaxia de brote estelar porque forma estrellas a una tasa inusualmente alta, aproximadamente 10 veces más rápido que la Vía Láctea para una galaxia de su tamaño. Esa actividad intensa la ha convertido en uno de los mejores laboratorios para entender cómo las estrellas y las explosiones estelares remodelan el gas dentro de las galaxias y expulsan materia de nuevo al espacio intergaláctico.
Por qué importa el resultado
Durante años, los astrónomos han trabajado con un modelo clásico de las galaxias de brote estelar: la energía procedente de la formación estelar y de las ondas de choque de las supernovas calienta el gas cerca del centro galáctico, y ese gas caliente lanza un flujo que ayuda a impulsar un viento galáctico mucho mayor. Hasta ahora, sin embargo, no contaban con las mediciones directas de velocidad necesarias para poner a prueba esa idea con confianza en M82.
XRISM cambia eso. NASA dijo que las nuevas observaciones muestran que el gas caliente se mueve incluso más rápido de lo que predecían algunos modelos. Eso hace que el hallazgo sea importante para más de una galaxia cercana. Los vientos galácticos influyen en cómo crecen las galaxias, cuánto tiempo siguen formando estrellas, cómo distribuyen los elementos pesados y cómo interactúan con su entorno. Si los astrónomos pueden medir con más precisión la velocidad y la composición de estos vientos, podrán comprender mejor los procesos de retroalimentación que regulan la evolución galáctica.
Erin Boettcher, de la Universidad de Maryland, College Park, y del Goddard Space Flight Center de NASA, quien ხელმძღვანó el artículo, dijo que la misión ofreció la primera oportunidad de obtener las mediciones de velocidad necesarias. En el resumen de NASA, el resultado respalda la idea de que el componente caliente del flujo tiene suficiente energía para empujar material hasta los bordes exteriores de la galaxia.
El poder del instrumento Resolve de XRISM
La medición dependió de la espectroscopía de rayos X de alta resolución de XRISM. La misión, liderada por JAXA en colaboración con NASA y con contribuciones de ESA, está diseñada para estudiar fenómenos calientes y energéticos en todo el universo. NASA y JAXA también co-desarrollaron el instrumento Resolve utilizado en este trabajo.
Esa capacidad importa porque el gas más caliente en sistemas como M82 emite en rayos X. Al examinar los sutiles desplazamientos de esas emisiones, los astrónomos pueden calcular qué tan rápido se mueve el gas. En este caso, Resolve permitió a los investigadores medir un componente del viento galáctico que antes era difícil de cuantificar directamente.
El resultado conecta el violento entorno central de M82 con su estructura visible mucho más amplia. La galaxia ya es conocida por un viento frío de gas y polvo que se extiende hasta 40,000 años luz desde el núcleo. Los nuevos datos de XRISM sugieren que un flujo mucho más caliente y rápido desde el centro es el principal impulsor detrás de ese fenómeno mayor.
Una galaxia bajo presión extrema
El centro de M82 es un lugar inusualmente activo. La rápida formación estelar significa que nacen más estrellas masivas, y las estrellas masivas viven rápido y mueren de forma explosiva. Esas supernovas, junto con la turbulencia y la radiación vinculadas al intenso nacimiento estelar, inyectan enormes cantidades de energía en el entorno circundante. El resultado es un caldero de gas caliente capaz de lanzar material hacia afuera a una velocidad extraordinaria.
Ese proceso es una de las formas más importantes de retroalimentación en astrofísica. Si las galaxias formaran estrellas sin restricciones, consumirían su gas de una manera distinta a la que ocurre en la realidad. Los vientos impulsados por estrellas, agujeros negros o ambos ayudan a regular el ciclo calentando, eliminando y redistribuyendo el gas. M82 ofrece una visión de cerca de uno de esos motores en acción.
El nuevo resultado también muestra por qué importa la astronomía con múltiples observatorios. NASA acompañó el anuncio de XRISM con referencias a imágenes de Chandra, Hubble, Spitzer y Webb, que en conjunto revelan distintos componentes de M82, desde regiones calientes que emiten rayos X hasta polvo más frío y luz estelar. XRISM añade algo especialmente valioso a ese panorama: información directa sobre la velocidad del gas más caliente.
Qué pueden aprender después los investigadores
El artículo del 25 de marzo es un paso importante, pero también es un comienzo. Una vez que los astrónomos puedan medir la velocidad de los vientos calientes en una galaxia de brote estelar bien estudiada, podrán comparar esas observaciones con modelos de evolución galáctica y con otras galaxias con distintas tasas de formación estelar y estructuras. Eso podría ayudar a aclarar cuándo escapan los vientos calientes, cuándo se frenan y con qué eficiencia transportan masa y energía lejos de los centros galácticos.
También podría mejorar la comprensión de cómo se mezclan los elementos químicos en las galaxias y cómo son expulsados al espacio circundante. Los vientos impulsados por supernovas hacen más que eliminar material. Transportan los productos de la evolución estelar, ayudando a sembrar entornos cósmicos más amplios con elementos más pesados formados dentro de las estrellas.
Por ahora, la conclusión central es sencilla. Los astrónomos por fin han medido la velocidad del gas sobrecalentado que sale del núcleo de M82, y las cifras sugieren que el flujo es más que capaz de impulsar el famoso viento que se extiende mucho más allá de la propia galaxia. Eso convierte una imagen de larga data en un resultado medido, y muestra cómo XRISM puede abrir una nueva ventana al universo caliente y dinámico.
Este artículo se basa en reportaje de science.nasa.gov. Lee el artículo original.
