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Ambientes favorables para las SNSLs (el caso de SN 2017egm)

Las supernovas (SNs) son la explosiva muerte de estrellas masivas.
Estos eventos no son todos iguales, por lo que hay SNs de diferentes tipos según las estrellas progenitoras de esa explosión.
Hay una cierta relación entre las galaxias que hospedan SNs y el tipo de éstas. Aparentemente, las diferentes SNs se originan en galaxias donde reinan las condiciones favorables para determinadas estrellas masivas progenitoras de esos eventos (pdp, 12/sep./2013, Clasificación de Supernovas por el Tipo de Galaxia Hospedante, https://paolera.wordpress.com/2013/09/12/clasificacion-de-supernovas-por-el-tipo-de-galaxia-hospedante/).

Las SNs superluminosas de tipo I (SNSLs), se suelen dar en galaxias de baja metalicidad, es decir de poca cantidad de elementos más pesados que el Hidrógeno (H) y el Helio (He) (o sea, regiones ricas en esos elementos) y de alta formación de estrellas enanas.

La galaxia espiral NGC 3191 en Osa Mayor a unos 400 millones de años luz de casa, tiene alta metalicidad y es anfitriona de la SNSL 2017egm, la más cercana a nosotros hasta la fecha (agosto 2017).

SDSS DR14 image of the massive spiral galaxy NGC 3191; the cross-hairs mark the position of SN 2017egm. Image credit: SDSS.

Imagen de NGC 3192. La cruz señala el lugar cercano al núcleo galáctico donde se produjo la SN 2017egm. Imagen crédito CDSS

En la región oeste de esta galaxia, se dio un evento de formación estelar posiblemente debido a interacciones con su galaxia vecina MGC+08-19-017 a unos 135 mil años luz de ella.

ngc3191MCG

Imagen de NGC 3191 y su cvecina MGC+08-19-017 publicada en el trabajo de L. Izzo et al.

La región que rodea a esta SNSL, está dominada por estrellas de dos poblaciones o generaciones diferentes. Unas, las más jóvenes, tienen entre 2 y 10 millones de años de edad y bajas metalicidades. Este es el tipo de estrellas que suelen ser precursoras de ese tipo de SNSLs.

Todo indica que las estrellas precursoras de SNSLs son masivas (más de 20 veces la masa del Sol) y con bajas metalicidades (ricas en H y He) en ambientes que pueden darse en galaxias masivas de tipo espiral barradas (tipos tardíos o más “hacia la derecha” en la clasificación de galaxias).

Referencia:

Fuente:

  • Astronomy & Astrophysics, August 15, 2017, The host of the Type I SLSN 2017egm: A young, sub-solar metallicity environment in a massive spiral galaxy, L. Izzo et al.
    https://arxiv.org/pdf/1708.03856.pdf

pdp.

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Eventos llamativos en fusiones galácticas.

Muchos pensaban que en la fusión de galaxias se destruían estrellas, pero no es así.
Estas fusiones pueden ser “mayores” (entre galaxias masivas) o “menores” (cuando una de ellas o ambas son de baja masa).
La separación entre ellas, permite que ambas galaxias se mezclen aprovechando los grandes espacios interestelares. Es más, en estas fusiones se favorece la formación de estrellas.

El sistema Arp 299 a 140 millones de años luz (AL) de casa, está dado por dos galaxias interactuando en proceso de fusión.

En ese sistema se detectaron 25 fuentes de rayos X. Éstas son emisoras de grandes cantidades de energía de alta frecuencia. Se trata de objetos masivos muy activos.
Entre ellas hay 14 fuentes ultraluminosas en Rayos X.
Son estrellas de neutrones o agujeros negros que están asimilando materia, la que al precipitar, se recalienta por fricción y emite mucha energía de alta frecuencia.
En estos procesos de asimilación mayor, la colaboración de cada galaxia con su material y las ondas de choque que se producen, favorecen a la formación de estrellas. En las regiones abundantes en materia, se da el nacimiento de estrellas masivas progenitoras de supernovas, las que dejan una estrella de neutrones o agujero negro devorando la materia vecina.
(NASA, Chandra X-ray observatory, Arp 299: Galactic Goulash, http://chandra.harvard.edu/photo/2017/arp299/).

A 750 millones AL de casa, se encuentra la galaxia elíptica 0402+379. Se trata del resultado de la fusión de dos grandes galaxias de disco. Como en toda fusión, se esperaba hallar dos núcleos dominados por agujeros negros supermasivos (ANSM) en proceso de asimilación mutua. Por lo general, la asimilación ya se produjo dejando sólo un objeto supermasivo resultante en el centro o ese objeto resultante fue eyectado como agujero negro en retroceso. Esto último sucede si se dan las condiciones de masas y de rotación (spin) de cada ANSM (pdp, 11/may./2017, Agujero negro en retroceso, https://paolera.wordpress.com/2017/05/11/cxo-j101527-2-seria-un-agujero-negro-en-retroceso/).
En este caso, se detectó dos ANSM orbitándose mutuamente formando un sistema binario de ANSMs.

VLBA image of center of galaxy 0402+379.

C1 y C2 señalan la posición de cada ANSM observado en radio-ondas. Crédito de Bansal et al., NRAO/AUI/NSF.

Tienen una masa combinada de 15 000 millones de Soles, una separación de unos 24 AL y un período orbital de 30 mil años.
Ambos seguirán en su movimiento mutuo mientras se van acercando. Luego, y dependiendo de las condiciones dadas, se unirán en un único objeto residente en el centro de la galaxia o ese objeto resultante saldrá despedido como ANSM en retroceso. Es la primera vez que se observa este tipo de evento. Observados en Radio-ondas, se puede decir que se trata de una binaria “visual” de ANSM (por haber sido “vistos” en esas longitudes de onda.)
(NRAO, jun. 27, 2017, Astronomers detect orbital motion in pair of supermassive black holes, https://public.nrao.edu/news/supermassive-black-holes-motion/).

Fuentes:

pdp.

CXO J101527.2 sería un agujero negro en retroceso.

Cuando dos galaxias se fusionan, también lo hacen sus agujeros negros súper masivos (ANSMs) centrales.
A veces, cuando cada ANSM tiene diferente rotación (spin) y entre ellos hay diferencia apreciable de masa, se producen ciertas asimetrías que hacen que luego de la fusión, el ANSM resultante salga disparado de la galaxia. Estos son los ANSM en retroceso, producto de la irradiación asimétrica de ondas gravitatorias (OG). El ANSM en retroceso sale en dirección opuesta a la de mayor intensidad de las OG.

Las galaxias elípticas son el resultado de la fusión de grandes espirales, o al menos de dos grandes galaxias (se espera que de la fusión – inevitable – entre la Vía Láctea y Andrómeda nazca una elíptica).

A casi 4000 millones de años luz (AL), de Casa se observa una galaxia elíptica con ciertas distorsiones en sus partes exteriores. Su agujero ANSM tiene unas 160 veces la masa del Sol y está des-centrado unos 4000 AL muevièndose con una velocidad de 175 Kms./seg..
Tanto la morfología de la galaxia como el estado cinético del ANSM de ella, sugieren que este ANSM catalogado como CXO J101527,2+625911 podría ser un ANSM en retroceso.

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Ilustración de CXO J101527.2 publicada en NASA.GOV

De ser así, dejará la galaxia para vagar relajadamente luego de consumir la materia que le pueda quedar a su alrededor.
Quizás, se lleve algunas estrellas consigo.

Referencia:

Fuente:

pdp.

¿Propiedad repulsiva de la materia obscura?

Es sabido lo elusiva que es la materia obscura.
Su existencia fue sugerida al observar que la velocidad de las estrellas en las afueras de las galaxias es mayor a la esperada. Así, es necesario la existencia de esta materia para mantener unidas a las estructuras galácticas. Llama la atención que esta materia se detecta gravitacionalmente y no de otra manera; de ahí su calificativo de obscura.

Por un lado se pensó que podría tratarse de nubes de materia ordinaria muy difíciles de observar a grandes distancias.
Por otro, se desarrollaron teorías sobre esta materia según las cuales estaría compuesta por WIMPs, que serían partículas masivas de muy baja interacción (Wikipedia, https://es.wikipedia.org/wiki/WIMP).
De estar compuesta por este tipo de partículas, éstas serían sus propias antipartículas. Al encontrarse dos WIMPs. se aniquilarían generando otras partículas y liberando cierta energía.
También, deberían interactuar con la materia ordinaria. Los WIMPs chocarían con o partículas sub-atómicas provocando el retroceso de las mismas. Si atraviesan una estrella, chocarían con átomos o partículas sub-atómicas y deberían frenarse para luego chocar entre ellos y liberar energía y generar otras partículas (neutrinos) detectables (pdp, 09/may.72013, Neutrinos por decaimiento de materia obscura, https://paolera.wordpress.com/2013/05/09/neutrinos-por-decaimiento-de-materia-obscura/).
Luego, si la materia obscura es tan común, podría estar en todas partes; incluso en la Tierra, entre nosotros, hasta dentro nuestro. En tal caso, habría sido detectada en nuestras cercanías de otra manera que no sea gravitacionalmente; o sea por interacción con la materia ordinaria.
Pero esto nunca sucedió.

Una teoría reciente (abril 2017) sugiere asimetrías en la materia obscura, tales que a gran escala es gravitacionalmente atractiva con la materia ordinaria, pero a pequeña escala es repulsiva.
Astronómicamente, una pequeña escala es un tamaño planetario, como el de la Tierra. Así, la materia obscura no estaría entre nosotros, ni cerca, ni dentro, por haberse alejado por repulsión en algún momento. Esto ayuda a explicar la falta de la tan buscada interacción con la materia ordinaria; porque cerca de ella comienza a alejarse.
En el origen del Universo, ambas estaban lo suficientemente cerca como para repelerse hasta que comenzaron a atraerse desde cierta distancia.

Entonces, la Tierra, el Sol, todo el Sistema Solar, se movería desplazando materia obscura de sus vecindades creando flujos de la misma a medida que se desplazan por el espacio.
Luego, la materia obscura existiría a grandes distancias donde puede ejercer gravedad ordinaria, tal vez hasta formando objetos de materia obscura.

Fuente:

pdp.

¿Qué es Sumo Puff?

Cada vez se descubren más objetos de bajo brillo superficial.
Cerca en perspectiva al remanente de fusión de galaxias SDSS J1449-0042, se observa un objeto difuso. Denominado Sumo Puff, es de bajo y parejo brillo superficial, tiene una forma alargada donde el semieje mayor es casi el doble del menor. Como se desconoce aún su distancia, no es posible saber sus dimensiones físicas.

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Imagen de SDSS J1449-0042 y Sumo Puff publicada en el trabajo de J. P. Greco et al.

Hay diferentes naturalezas probables para Sumo Puff.

1. Podría tratarse de una nube de materia de la Vía Láctea de las llamadas cirrus galácticos. Estas nubes se muestran obscuras cuando absorben la luz de objetos distantes o pueden mostrarse iluminadas por fuentes entre nosotros y ellas. En este caso, se descarta esta posibilidad ya que no se observan excesos de energía en infrarrojo como es característico de ellas.

2. Si está a una distancia comparable a SDSS J1449, podría ser un resto arrancado gravitacionalmente por mareas durante la fusión.

3. De ser más lejano, podría ser una apagada galaxia difusa como una población estelar pasiva.

De la tres posibilidades, la segunda sería la más probable, aunque hacen falta más observaciones para confirmarla. Por ejemplo, sería de mucha utilidad hallar un puente de materia entre ella y SDSS 1449 para confirmar su origen como consecuencia de la fusión de galaxias.

Fuente:

pdp.

¿Se está mostrando la materia obscura?

Las galaxias se caracterizan por ser grandes sistemas donde hay falta de masa.
Se sabe que la materia bariónica (materia ordinaria formada por bariones: electrones, protones, neutrones) no alcanza para mantener la dinámica de las galaxias.
La masa dinámica, es la medida en base a las movimientos de las componentes galácticas. En nuestra Galaxia y en galaxias como la nuestra, la suma de las masas del disco y del bulbo, no dan sustento a la dinámica observada. Las estrellas más lejanas se mueven más rápido de lo esperado por lo que la galaxia debería desarmarse, a menos que exista una clase materia que se encargue de mantener gravitacionalmente unido al sistema; esa es la materia obscura.
Algunos argumentaron que la elusiva materia obscura eran nubes de dihidrógeno molecular (H2) las cuales son de muy difícil detección observacional (pdp, 29/abr./2013, ¿La materia obscura son nubes de dihidrógeno?, https://paolera.wordpress.com/2013/04/29/la-materia-obscura-son-nubes-de-dihidrogeno-h2/)

Se conocía la existencia de nubes de Hidrógeno caliente en las vecindades de la galaxia. Ahora, en la Vía Láctea, se detectó la existencia de Hidrógeno frío que se extiende a cientos de miles de años luz de distancia. Eso alcanza a las vecinas nubes de Magallanes y está en los dominios de la materia obscura.

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Ilsutración de la nube de hidrógeno frío abarcando la Víla Láctea y Nubes de Magallanes publicada en Astronomy magazine, crédito de NASA/CXC/M.Weiss; NASA/CXC/Ohio State/A.Gupta et al.

Esta nube tiene unos 11000ºC a 12000ºC y muestra algunas velocidades que alcanzan para escapar de la Galaxia. En general, el movimiento de la nube no es de rotación en torno a la Vía Láctea, ni está precipitando ni escapando.
Se la detectó en base a la observación de la luz de galaxias lejanas. Esa luz trae información de la materia que atravesó al salir de aquellas galaxias y de la que atravesó al llegar a la nuestra. En ambas situaciones, aparecen evidencias de la absorción de luz o energía por parte de esa materia atravesada. Como la nube es muy débil, la absorción también lo es y es difícil de detectar. Recién ahora, con la gran cantidad disponible de observaciones de galaxias lejanas, se pudo detectar la presencia de esa nube a través de su absorción.
¿Puede ser esta nube la tan elusiva materia obsura?
Si no lo es: ¿están conviviendo en las mismas regiones?
Cha cha cha chaaaaaaannnnn….

Referencia:

Fuente:

pdp.

Moribundas galaxias compactas masivas rojas.

Hay galaxias rojas masivas y compactas conocidas como “semillas rojas” (red nugget).
Son galaxias compactas, masivas, desprovistas de gas que por algún motivo dejaron de producir estrellas de manera efusiva y expulsaron la materia necesaria para seguir con esa producción.
Son muy lejanas por lo que se habrían formado en los albores del Universo. En aquellas épocas las galaxias eran enanas con eficiente formación estelar. La unión de esas galaxias darían lugar a las grandes conocidas hoy en día. Pero estas galaxias compactas rojas aparecidas en aquellas épocas son todo un desafío para los modelos de evolución galáctica.
La teoría predice que estas galaxias moribundas debieron aparecer cuando el Universo tenía unos 3 mil millones de años de edad.

La galaxia ZF-COMOS-20115, es una compacta roja moribunda que en su momento formó estrellas 3 veces más rápido que nuestra Vía Láctea, estamos hablando de 3 estrellas al año.

Artists impression of galaxy ZF-COSMOS 20115. A glowing red nugget in the centre of swirling clouds of gas

Ilustración de ZF-COSMOS-20115 publicada en Swinburne news.

Así metió unas 300 mil millones en un volumen de con un radio equivalente a la distancia entre el Sol y la Nube de Orión. Como todas las de su especie, de manera brusca e imprevista expulsó la materia existente en ella y dejó de fabricar estrellas. Hoy, produce una estrella cada 5 años.
Esta galaxia se formó en unos 100 millones de años cuando el Universo era tan sólo de 1600 millones de años de edad, estableciendo un límite inferior menor al estimado para su aparición, y por lo tanto, un desafío más para los modelos actuales.
Estas galaxias son tan débiles, que se necesitan muchas horas de observación para obtener la información necesaria para su estudio aún con los instrumentos más sensibles.

Referencia:

Fuente:

pdp.