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Cartógrafos cósmicos revelan la diversidad de galaxias con formación estelar en el universo cercano

9 Junio, 2021 / Tiempo de lectura: 9 minutes

Artículo científico

Un equipo de astrónomos utilizó el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) para completar el primer censo de nubes moleculares en el Universo cercano, revelando que, en contra de la opinión científica anterior, estas incubadoras estelares no tienen todas el mismo aspecto ni actúan igual. De hecho, son tan diversas como las personas, los hogares, los barrios y las regiones que componen nuestro propio mundo.

Las estrellas se forman a partir de nubes de polvo y gas llamadas nubes moleculares, o incubadoras estelares. Cada una de esta en el Universo puede formar miles o incluso decenas de miles de nuevas estrellas durante su vida. Entre 2013 y 2019, el equipo astronómico detrás del proyecto PHANGS (Physics at High Angular Resolution in Nearby GalaxieS) llevó a cabo el primer estudio sistemático de 100.000 incubadoras estelares en 90 galaxias del Universo cercano para comprender mejor cómo se conectan con sus galaxias madre.

Esta semana se presentarán diez artículos sobre los resultados del estudio PHANGS en la 238ª reunión de la Sociedad Astronómica Americana.

“Solíamos pensar que las incubadoras estelares de todas las galaxias debían ser más o menos iguales, pero este estudio ha revelado que no es así, y que las incubadoras estelares cambian de un lugar a otro”, dijo Adam Leroy, de la Universidad Estatal de Ohio, autor principal del artículo que presenta el estudio PHANGS de ALMA. “Esta es la primera vez que hemos tomado imágenes en ondas milimétricas de muchas galaxias cercanas que tienen la misma nitidez y calidad que las imágenes ópticas. Y mientras que las imágenes ópticas nos muestran la luz de las estrellas, estas nuevas y revolucionarias imágenes nos muestran las nubes moleculares que forman esas estrellas”.

Los científicos compararon estos cambios con el modo en que las personas, las casas, los barrios y las ciudades presentan características similares pero cambian de una región a otra y de un país a otro.

“Para entender cómo se forman las estrellas, tenemos que relacionar el nacimiento de una sola de ellas con su lugar en el Universo. Es como relacionar a una persona con su casa, su barrio, su ciudad y su región. Si una galaxia representa una ciudad, entonces el barrio es el brazo espiral, la casa la unidad de formación estelar, y las galaxias cercanas son ciudades vecinas en la región”, dijo Eva Schinnerer, del Instituto Max Planck de Astronomía e investigadora principal de la colaboración PHANGS. “Estas observaciones nos han enseñado que el ‘barrio’ tiene efectos pequeños pero pronunciados sobre dónde y cuántas estrellas nacen”.

Para comprender mejor la formación estelar en diferentes tipos de galaxias, el equipo observó las similitudes y diferencias en las propiedades del gas molecular y los procesos de formación estelar de los discos de galaxias, las barras estelares, los brazos espirales y los centros de galaxias. Confirmaron que la ubicación, o vecindad, desempeña un papel fundamental en la formación estelar.

“Al cartografiar diferentes tipos de galaxias y la diversa gama de entornos que existen dentro de las galaxias, estamos trazando toda la gama de condiciones en las que viven las nubes de gas formadoras de estrellas en el universo actual. Esto nos permite medir el impacto que muchas variables diferentes tienen en la forma en que se produce la formación de estrellas”, dijo Guillermo Blanc, astrónomo del observatorio Las Campanas de la Carnegie Institution for Science y coautor de la investigación.

“Cómo se forman las estrellas, y cómo su galaxia afecta a ese proceso, son aspectos fundamentales de la astrofísica”, dijo Joseph Pesce, responsable del programa de la Fundación Nacional de Ciencias de Estados Unidos para NRAO/ALMA. “El proyecto PHANGS utiliza el exquisito poder de observación del observatorio ALMA y ha proporcionado una notable visión de la historia de la formación estelar de una manera nueva y diferente”.

Annie Hughes, del L’Institut de Recherche en Astrophysique et Planétologie, señaló que esta es la primera vez que los científicos tienen una instantánea de cómo son realmente las nubes de formación estelar en una gama tan amplia de galaxias diferentes. Y añadió que “descubrimos que las propiedades de las nubes de formación estelar dependen de su ubicación: las nubes situadas en las densas regiones centrales de las galaxias tienden a ser más masivas, más densas y más turbulentas que las nubes que residen en las tranquilas afueras de una galaxia. El ciclo de vida de las nubes también depende de su entorno. La rapidez con la que una nube forma estrellas y el proceso que finalmente la destruye parecen depender del lugar dónde vive la nube”.

No es la primera vez que se observan incubadoras estelares en otras galaxias utilizando ALMA, pero casi todos los estudios anteriores se centraron en galaxias individuales o en parte de ellas. Durante un período de cinco años, PHANGS reunió una visión completa de la población cercana de galaxias. 

“El proyecto PHANGS es una nueva forma de cartografía cósmica que nos permite ver la diversidad de galaxias bajo una nueva luz, literalmente. Por fin estamos viendo la diversidad del gas formador de estrellas en muchas galaxias y podemos entender cómo están cambiando con el tiempo. Antes de ALMA era imposible hacer estos mapas tan detallados”, afirma el coautor Erik Rosolowsky, de la Universidad de Alberta, y coautor de la investigación. “Este nuevo atlas contiene 90 de los mejores mapas jamás realizados que revelan dónde se va a formar la próxima generación de estrellas”.

Para el equipo, el nuevo atlas no significa el final del camino. Aunque el estudio ha respondido a preguntas sobre qué y dónde, ha planteado otras. Leroy concluyó: “Aunque ahora sabemos que las guarderías estelares varían de un lugar a otro, todavía no sabemos por qué o cómo estas variaciones afectan a las estrellas y planetas formados. Son preguntas que esperamos responder en un futuro próximo”.

Información Adicional

Los resultados de esta investigación fueron incluidos en "PHANGS-ALMA: imagen de arcosegundo de CO(2-1) de galaxias cercanas incubadoras de estrellas" ("PHANGS–ALMA: Arcsecond CO(2–1) Imaging of Nearby Star-Forming Galaxies”) de Leroy et al. aceptado para su publicación en ApJS y presentados esta semana en el 238º Encuentro de la Sociedad Americana de Astronomía.

El comunicado de prensa original fue publicado por el Observatorio Radioastronómico Nacional de los Estados Unidos (NRAO), socio de ALMA en nombre de América del Norte.

El Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), una instalación astronómica internacional, es una asociación entre el Observatorio Europeo Austral (ESO), la Fundación Nacional de Ciencia de EE. UU. (NSF) y los Institutos Nacionales de Ciencias Naturales de Japón (NINS) en cooperación con la República de Chile. ALMA es financiado por ESO en representación de sus estados miembros, por NSF en cooperación con el Consejo Nacional de Investigaciones de Canadá (NRC) y el Ministerio de Ciencia y Tecnología de Taiwán (MOST), y por NINS en cooperación con la Academia Sinica (AS) de Taiwán y el Instituto de Ciencias Astronómicas y Espaciales de Corea del Sur (KASI).

La construcción y las operaciones de ALMA son conducidas por ESO en nombre de sus estados miembros; por el Observatorio Radioastronómico Nacional (NRAO), gestionado por Associated Universities, Inc. (AUI), en representación de Norteamérica; y por el Observatorio Astronómico Nacional de Japón (NAOJ) en nombre de Asia del Este. El Joint ALMA Observatory (JAO) tiene a su cargo la dirección general y la gestión de la construcción, así como la puesta en marcha y las operaciones de ALMA.

Imágenes

Conferencia de Prensa en la AAS