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Las fantásticas galaxias de Arp.

Las galaxias son enormes estructuras estelares con gas y polvo que se presentan en diferentes morfologías (Wikipedia, Galaxia, https://es.wikipedia.org/wiki/Galaxia).
Si bien las hay desde globulares, elípticas, espirales e irregulares; hay otras de formas más exóticas (Astrofísica y Física, 25/jun./2010, Clasificación de galaxias según la secuencia de Hubble, http://www.astrofisicayfisica.com/2010/06/clasificacion-de-las-galaxias-segun-la.html). Conocidas en un principio como galaxias peculiares, se trata de galaxias en una fuerte interacción gravitatoria.
Halton C. Arp (https://es.wikipedia.org/wiki/Halton_Arp), fue un astrónomo que se encargó de observarlas y armar un Atlas de galaxias peculiares, hoy conocido como Atlas o Catálogo Arp (Atlas of Peculiar Galaxies, Halton Arp, http://ned.ipac.caltech.edu/level5/Arp/frames.html).

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Imagen de Arp 81, dos galaxias interacutando, NGC 6622 (izq.) y NGC 6621 (der.). Imagen crédito de Hubble Legacy Archive, ESA, NASA; Processing – Martin Pugh publicada en NASA – APOD.

El Atlas Arp contiene 338 regiones o campos del cielo donde en cada una hay al menos dos galaxias interactuando dando origen a un sistema peculiar.
Las características en ellas son:

Arp 1 a 101: Espirales con bajo brillo, brazos segmentados, con tres brazos, con un sólo brazo, con compañeras débiles o elípticas.

Arp 102 a 145: Galaxias elípticas conectadas a espirales, cercanas a espirales distorsionadas, cercanas a fragmentos de galaxia o a material eyectado.

Arp 146 a 268: Galaxias diferentes a las anteriores con anillos, filamentos, colas, brazos espirales amorfos o largos adyacentes a una estructura principal.

Arp 269 a 338: Galaxias dobles conectadas por “puentes” de estrellas y cadenas de galaxias.

Fuente:

pdp.

Efecto Faraday en el Puente Magallánico atribuible a su buscado campo magnético.

Las Nubes de Magallanes, son dos galaxias irregulares vecinas a la Vía Láctea visibles a simple vista (Wikipedia, Nubes de Magallanes, https://es.wikipedia.org/wiki/Nubes_de_Magallanes).

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Las Nubes de Magallanes delante de un radio telescopio – Imagen crédito de Mike Salway

Hay evidencias de interacciones mutuas y con la Vía Láctea. Eso se observa en la Corriente Magallánica y el Puente Magallánico, ambas estructuras de gas y estrellas entre ellas y con la Vía Láctea (pdp, 27/abr./2016, Las nubes de Magallanes estarían de paso por nuestra vecindad, https://paolera.wordpress.com/2016/04/27/las-nubes-de-magallanes-estarian-de-paso-por-nuestra-vecindad/).

El Puente Magallánico, es una estructura entra ambas Nubes de Magallanes de unos 75000 años luz de largo. Siempre se pensó que existía un campo magnético el Él hasta que finalmente se lo pudo detectar.
Se observó la luz polarizada de unas 167 fuentes extragalácticas. Todas más allá de las Nubes de Magallanes, algunas en perspectiva detrás del Puente y otras no. Entre unas y otras se detectaron diferencias en las características de su radiación atribuibles a la presencia del buscado campo magnético.

Sucede que la luz puede ser considerada como una onda que vibra en diferentes planos al azar. Cuando está polarizada, vibra siempre en el mismo plano. Cuando esa luz pasa por un campo magnético, siente ese plano rotado; a eso se lo llama Rotación o Efecto Faraday (Wikipedia, Efecto Faraday, https://es.wikipedia.org/wiki/Efecto_Faraday).

Giro del plano de Polarización debido al Efecto Faraday

Ilustración del Efecto Faraday. La luz oscila en la dirección dada por E. Luego de atravesar un campo magnético B sale con la dirección de oscilación rotada un ángulo beta. – Wikipedia.

Así se pudo constatar su intensidad de un millón de veces el de la Tierra.
Aún no se sabe cómo ese campo afecta la evolución de las galaxias no cómo apareció. Puede que se haya generado desde el interior del Puente luego de haberse formado o puede ser un “desgarro” del campo de ambas galaxias luego de una interacción.

Referencia:

Fuente:

  • Mon. Not. R. Astron. Soc. 000, 000–000 (0000). Printed 24 January 2017, Detection of a Coherent Magnetic Field in the Magellanic Bridge through Faraday Rotation, J. F. Kaczmarek et al.
    https://arxiv.org/pdf/1701.05962.pdf

Una elíptica con gas en Abell 2670.

Las galaxias se presentan con variadas formas y tamaños, desde pequeñas esferoidales a grandes elípticas y espirales además de las variadas irregulares.
Pero hay rarísimas formas de “medusa” y “renacuajo” (pdp, 19/may./2016, Una galaxia renacuajo, https://paolera.wordpress.com/2016/05/19/kiso-5639-una-galaxia-renacuajo/).
Son galaxias de disco, ricas en gas, que al friccionar contra materia intergaláctica del cúmulo donde viven se deforman por la fuerza de arrastre. La parte delantera fricciona, se comprime y calienta con el material que va encontrando en su camino, eso favorece la formación estelar en esas regiones.
Detrás, van dejando una cola de estrellas y gas ionizado arrancado de su interior por el mismo proceso de presión de arrastre en el medio donde se mueven. Ahí adoptan la forma de “renacuajo”. Si además muestran otras colas, ya se parecen más a una “medusa”. Incluso pueden tener pequeñas regiones en sus vecindades en forma de gotas producidas por el mismo proceso de arrastre.

En el cúmulo de galaxias Abell 2670, una galaxia muestra todos estas características.
Se presenta con forma de medusa. Una “cabeza” dada por una región de gran formación estelar, “patas” de material ionizado y estrellas, rodeada de “gotas” azules de materia muy caliente con formación estelar.

Web

Imagen en falso color de la galaxia elíptica de Abell 2670. Se aprecia su curiosa forma con una región de formación de estrellas (color azul-lila). Se observan pequeñas estructuras en forma de gotas con formación de estrellas. Imagen publicada en el trabajo de Yun-Kyeong Sheen et al.

Todo es explicable, pero se complica cuando se verifica que la galaxia no es de disco, sino una elíptica. Éstas resultan de haber sufrido encuentros incluso con galaxias de disco. Luego, tuvieron tiempo de relajarse y de usar todo el gas para la formación de estrellas, las que ya son maduras.
Así, la pregunta es: ¿de dónde obtuvo una tranquila elíptica el gas necesario para mostrar estas características por arrastre en un medio intracumular?
Bien, como no podía ser de otra manera; obtuvo ese gas de otra galaxia asimilada recientemente, quizás una compañera.

Referencia:

Fuente:

pdp.

Ondas de Kelvin – Helmholtz en Perseo.

Cuando un fluido se desplaza en un medio o cuando en un mismo fluido hay flujos laminares (movimientos de láminas), se producen inestabilidades en la interfaz (superficie de separación) que dan origen a ondas.
Esas son las ondas de Kelvin – Helmholtz (K-H) y se las aprecia en el hilo de humo de un incienso, en la nubes del cielo, en el material interestelar y ahora, hasta en el material intergaláctico (pdp, Ondas de Kelvin – Helmholtz, https://paolera.wordpress.com/tag/ondas-de-kelvin-holmholtz/).

Las galaxias se reúnen en cúmulos de galaxias, el nuestro es el Grupo Local. En la constelación de Perseo, se encuentra el cúmulo de galaxias del mismo nombre. También conocido como Abell 426, está dominado por gran galaxia central NGC 1275.
Observándolo en rayos X, se pueden detectar eventos energéticos. En este caso, se encontró gas caliente intergaláctico con una gran onda en desplazamiento.
Esta onda tiene un tamaño de 200 000 años luz (AL), eso es el doble del tamaño de la Vía Láctea.

X-ray image of hot gas in Perseus galaxy cluster

Imagen de la onda en Perseo crédito de  NASA’s Goddard Space Flight Center/Stephen Walker et al.

Hace unos miles de millones de años, un pequeño cúmulo de galaxias con una masa aproximadamente un décimo de la de Perseo, pasó cerca de éste, rozándolo.
En ese paso, su gravedad “abanicó” el gas de Perseo. Esto generó una perturbación que se propagó en el material de Perseo desde el centro en forma espiral. Al expandirse lo suficiente, formó la onda observada que sería la onda de K-H más grande hasta ahora (abril 2017) encontrada.

También de observan burbujas alimentadas por la radiación proveniente de las vecindades muy cercanas al agujero negro supermasivo de NGC 1275 y cavidades familiarmente llamadas bahías. Estas últimas, también fueron observadas en el material intergaláctico en otros cúmulos.

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Imagen de bahías en Perseo, Centaurus y Abell 1795 publucada en el trabajo de S. A. Walker et al.

Allí, los frentes fríos ven aumentada su temperatura y bruscamente disminuida su densidad, todo bajo ciertas condiciones del campo magnético de la región.

Actualización del 8/may./2017 a las 20:00 HOA (GMT -3).
Estas bahías deberían tener su cavidad hacia adentro y no hacia afuera.
Sucede que el patrón en espiral muestra ondulaciones por las ondas de K-H y eso crea las bahías observdas.

Referencia:

Fuente:

  • Mon. Not. R. Astron. Soc. 000, 000–000 (0000) Printed 2 May 2017, Is there a giant Kelvin-Helmholtz instability in the sloshing cold front of the Perseus cluster?, S. A. Walker et al.
    https://arxiv.org/pdf/1705.00011.pdf

pdp.

Super burbujas en las galaxias Antena.

Las galaxias Antena, son un par de estructuras galácticas interactuando a 70 millones de años luz de casa (AL). Con el tiempo, terminarán fusionadas en una sola estructura posiblemente en una gran elíptica (Wikipedia, https://es.wikipedia.org/wiki/Galaxias_Antennae).

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Imagen de las galaxias Antena publicada en Wikipedia crédito de NASA, ESA, and the Hubble Heritage Team (STScI/AURA)-ESA/Hubble Collaboration

En ellas, como en muchas galaxias (incluso la Vía Láctea) se observan burbujas en el material interestelar.

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Imagen de las super burbujas detectada en las galaxias Antena publicada en el trabajo de A. Camps-Fariña et al.

Estas burbujas, se forman por la acción de la radiación de vigorosas estrellas masivas y también por el estallido en forma de supernova (SN) de algunas de esas estrellas. La mayoría se ubica en brillantes regiones pertenecientes a las regiones de contacto y superposición entre las dos galaxias. Estas burbujas suelen estar llenas de Hidrógeno y de otros elementos (pdp, 05/ene./2016, Las burbujas interestelares; el caso de N131, https://paolera.wordpress.com/2016/01/05/las-burbujas-interestelares-el-caso-de-n131/).
Recordemos que las SN son las que retornan material enriquecido al espacio, incluso el necesario para la vida como la conocemos.
Estas burbujas suelen tener algunos AL de diámetro y pueden llegar a miles de AL en al caso de las super burbujas; depende de la energía liberada para formarla y de la cantidad de materia en la región.
Regulan la formación estelar.
En algunos casos, las burbujas se encuentran con otras y forman filamentos donde el material se comprime y favorece el nacimiento de estrellas.
En otros, aleja el material en forma explosiva impidiendo la formación de estrellas. En este caso, la disminución del ritmo de formación estelar hace que la galaxia no agote su material en poco tiempo. De ser así, hoy en día las galaxias serían pasivas desde épocas muy tempranas.

Referencia:

Fuente:

pdp.

Detectando filamentos de materia obscura.

La elusiva materia obscura no puede observarse pero puede detectarse gravitacionalmente.
Esta materia, es la responsable de mantener unidas a las galaxias y grandes estructuras galácticas, como la pegatina necesaria para que no se desarmen.
Se estima que forma el 27% de la materia del Universo. Se la encuentra en las galaxias, en sus halos, en los filamentos de materia que une galaxias, en cúmulos de galaxias y en todas las estructuras galácticas existentes.

No puede ser observada pero puede detectarse según su interacción con objetos vecinos. Se han medido variaciones en el espectro de estrellas coherentes con las que se producirían si la estrella estuviese absorbiendo materia obscura (pdp, 09/nov./2016, Oscilaciones estelares por acreción de materia obscura, https://paolera.wordpress.com/2016/11/09/oscilaciones-estelares-por-acrecion-de-materia-obscura/). Tal vez hasta existan estrellas de materia obscura (pdp, 13/ene./2015, Las estrellas obscuras podrían existir, https://paolera.wordpress.com/2015/01/13/las-estrellas-obscuras-podrian-existir/). Si esta materia es tan común, hasta podría estar presente en los planetas, incluso en el nuestro.

Pero el principal método de detección de materia obscura se basa en la gravitación.
Esta materia puede desviar gravitacionalmente la luz de objetos lejanos como si se tratase de una lente. De hecho, esto se ha verificado en las imágenes de objetos lejanos detrás de galaxias o cúmulos de galaxias, donde la materia obscura abundante en esos sistemas desvía la luz de esos objetos más lejanos. Así es que se observan varias imágenes simétricas o distorsionadas de objetos lejanos causadas por la gravedad de la materia obscura presente en el camino hacia nosotros.

Siempre se sospechó de la existencia de los filamentos de materia obscura entre galaxias vecinas.
Se observó pares de galaxias cercanas entre sí, tanto realmente vecinas como aparentes vecinas en perspectiva. Estudiando la luz de objetos lejanos y detrás del par de galaxias (luminosas rojas), como también las simetrías de imágenes de las mismas características, se puede estimar la masa y distribución de filamentos de materia obscura, necesarios para producir el efecto observado.

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Imagen en falso color donde se aprecian en color blanco pares de galaxias vecinas (superior) y vecinas aparentes (inferior). Imagen publicada en el trabajo de Seth D. Epps & Michael J. Hudson.

En la imagen superior se puede apreciar la distribución de materia obscura en un filamento que une a ambas galaxias realmente vecinas entre sí. La masa involucrada en este filamento es de unos 16 billones (millones de millones) de masas solares.

En la imagen inferior, las galaxias no son realmente vecinas y no se aprecia la existencia de filamentos de materia obscura entre ellas.

Referencia:

Fuente:

pdp.

Encuentros galácticos: el caso de IC 2163 + NGC 2207.

Los choques o encuentros de galaxias son eventos de mucho interés.
Cuando estos encuentros se observaron por primera vez, muchos pensaron que se destruían estrellas con sus posibles planetas, imaginando ineludible el final de posibles civilizaciones.
Sin embargo no es así. La distancia entre las estrellas permite que una galaxia pase a través de la otra sin encuentros íntimos entre estrellas. Los encuentros más probables son los dinámicos, donde una estrella pasa cerca de otra desviándose y acelerándose mutuamente, como quién pasa corriendo y se toma brevemente de un poste (pdp, 31/mar./2011, https://paolera.wordpress.com/2011/03/31/la-colisin-entre-galaxias/).
En realidad, los encuentros galácticos están más relacionados con el nacimiento de las estrellas que con su destrucción, y su estudio sirve para conocer las propiedades de la materia en cada una de las galaxias a través de cómo interactúan.
Por ejemplo el caso de las galaxias interactuantes IC 2163 (izquierda de la imagen) y NGC 2207 (derecha de la imagen) unos 80 millones de años luz de casa (Wikipedia, https://en.wikipedia.org/wiki/NGC_2207_and_IC_2163)

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Imagen en color codificado de IC 2163 + NGC 2207 publicada en el trabajo de Debra Meloy Elmegreen. El color rojo indica regiones de mayor brillo y temperatura – 

En el sistema hay 249 nubes de monóxido de carbono (CO), cada una con una masa equivalente a 400 mil Soles. En este encuentro, las nubes de ambas galaxias interactúan generándose las condiciones para la formación de estrellas en complejos estelares. En IC 2163, las nubes de CO y los complejos estelares tienen propiedades similares a las observadas en nuestra galaxia. En NGC 2207, el CO se evidencia en un anillo nuclear, una pequeña barra y en una región de baja producción estelar. En el extremo de uno de sus brazos, se encuentra un complejo estelar brillante conocido como característica i (feature i).
En el frente de choque de IC 2163, se observan complejos estelares de unos 200 millones de años de edad, la misma edad que la interacción entre las galaxias. Eso demuestra la destrucción de las estructuras más antiguas, sobre todo la región conocida como los párpados (eyelid).

Fuente:

  • Draft version April 12, 2017, ALMA CO CLOUDS AND YOUNG STAR COMPLEXES IN THE INTERACTING GALAXIES IC 2163 AND NGC 2207, Debra Meloy Elmegreen et al.
    https://arxiv.org/pdf/1704.03086.pdf

pdp.