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Ley de Gravitación Modificada o Materia Obscura, las galaxias enanas deciden.

La existencia de la elusiva materia obscura (MO) aún no está definitivamente probada.
Recordemos que las estrellas más alejadas de los centros galácticos, se mueven más rápido que lo predicho por la teoría gravitatoria. O sea que deberían estar escapando, las partes externas de las galaxias deberían estar desarmándose.

Gráfico de la velociad de las estrellas en función de la distabncia al centro de las galaxias. El punteado indica lo esperado según la teoría de gravitación actual. La curva sólida indica lo observado – Crédito: STEFANIA.DELUCA OF WIKIMEDIA COMMONS.

Sin embargo eso no sucede.
Es como si hubiera una materia que mantiene gravitacionalmente las estrellas unidas a la galaxia. Una materia que no se observa, que no interactúa con la radiación estelar, pero actúa gravitacionalmente; esa es la llamada MO.
Se pensó que se trataba de nubes frías de Hidrógeno molecular y de difícil detección. Agujeros negros o incluso enanas negras (estrellas enanas blancas que agotaron por completo su capacidad de brillar incluso por contracción). Si es tan común, entonces la MO podría estar entre nosotros y hasta haber estrellas de MO. Pero nada de eso se ha probado. Ninguna partícula relacionada con esa materia se ha descubierto.

Pero también puede ser que ésta no exista.
En tal caso habría que modificar la teoría gravitatoria dando origen a una teoría gravitatoria modificada (TGM).

La respuesta está en las mismas galaxias.
La TGM debe ser Universal, o sea que debe cumplirse en toda galaxia del Universo.
A su vez, la MO, como la materia ordinaria, debe sentir la presión de radiación estelar, debe poder calentarse y sufrir el alejamiento que le imponen los vientos estelares de las estrellas vigorosamente activas y supernovas.

Si observamos galaxias idénticas en masa total y distribución de masa en función de la distancia al centro, podremos sacarnos la duda de si están gobernadas por gravedad (modificada o no) o por MO.
Si la cinemática de sus estrellas es idéntica, entonces están gobernadas por TGM Universal.
Si en cambio, eso no se observa, están dominadas por MO que fue redistribuida por los vientos estelares de las estrellas vigorosas y cataclísmicas.

Las galaxias enanas, ya sean irregulares y esferoidales son las mejores candidatas.
Se observaron 16 enanas, 8 irregulares y 8 esferoidales, entre ellas las galaxias esferoidales “gemelas” de Draco y de Carina.
Las observaciones arrojaron diferencias cinemáticas que sugieren la existencia dominante de MO.
Algunas galaxias tuvieron un brote estelar reciente y mostraron evidencias de poca MO cerca del sus centros; luego la MO fue alejada de esas regiones por el viento estelar de las estrellas nacientes. Otras, no mostraron una reciente formación estelar por lo que hay evidencias de MO cerca de sus centros; luego la MO tuvo tiempo de precipitar hacia el interior de las galaxias.

Así las cosas, las diferencias en la cinemática estelar observada en galaxias gemelas sugiere que la MO existe y no sería necesaria una TGM. No obstante hay que seguir observando para mejorar los resultados y por si se escapó algún detalle.

Referencia:

Fuente:

pdp.

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Fuentes ultraluminosas en rayos X en galaxias de anillo.

Entre las morfologías de galaxias, se encuentran las curiosas galaxias anulares o con anillo (Ring galaxies).
Esa estructura anular se forma luego de que una galaxia espiral haya sufrido un choque con otra. Al ser atravesada, se generan ondas concéntricas de propagación de la perturbación que comprime la materia, como cuando arrojamos una piedra a un estanque con agua provocando la propagación de ondas concéntricas en la superficie. En esos anillos, como en los brazos de las espirales, hay abundancia de estrellas jóvenes por darse allí condiciones favorables a la formación estelar.

A 300 millones de años luz de casa, se encuentra la galaxia AM 0644-741
 (https://es.wikipedia.org/wiki/AM_0644-741).

Ring Galaxy AM 0644-741

Imagen de AM 0644-741 crédito  X-ray: NASA/CXC/INAF/A. Wolter et al; Optical: NASA/STScI.

La imagen que acompaña, se trata de una composición de observaciones en diferentes longitudes de onda. Se aprecia una estructura anular (azulada) muy activa en altas frecuencias. En el centro se observa una estructura elíptica. Se piensa que esta galaxia supo ser una espiral que sufrió un encuentro “frontal” con otra, posiblemente la que se observa abajo a la izquierda de la imagen.

En el anillo se detectan grandes emisiones en rayos X. Se están originando en objetos binarios formados por estrellas masivas; dos estrellas de neutrones o incluso agujeros negros de masa estelar o intermedia. La materia que se intercambian se recalienta y emite por autofricción al caer en una de ellas. Más aún, muchas de esas fuentes son ultraluminosas en rayos X.
Pero no toda la actividad en altas frecuencias proviene de la estructura anular.
Hay un agujero negro supermasivo en el centro, como es de esperar; y un agujero negro en rápido crerciemiento muy detrás de la galaxia (respecto de nosotros).

En general se estudiaron 7 estructuras anulares de diferentes galaxias hallándose un total de 63 fuentes de rayos X, de las cuales 50 son ultraluminosas.
Se estima que entre el 0,02 % al 0,2 % de las espirales presentan estructuras anulares, siendo la galaxia “Rueda de Carro” el arquetipo de este tipo de estructuras galácticas (https://es.wikipedia.org/wiki/Galaxia_Rueda_de_Carro).

Referencia:

Fuente:

  • arXiv:1806.02746v1 [astro-ph.HE] 7 Jun 2018, The X-Ray Luminosity Function of Ultra Luminous X-Ray Sources in Collisional Ring Galaxies, Anna Wolter et al.
    https://arxiv.org/pdf/1806.02746.pdf

pdp.

El gran, gran corazón de UCD3.

Las grandes galaxias crecen a costa de la menores que van asimilando en su vida.
Las menores, pueden ser enanas o ultracompactas. La diferencia entre ellas es que las primeras tienen sus estrellas desparramadas en un volumen mucho mayor. Estos sistemas suelen no tener un agujero negro central como las grandes galaxias, a lo sumo tienen uno de masa intermedia.
A manera de ejemplo, la Nube Mayor de Magallanes, es una enana con unas 30 mil millones de estrellas desparramadas en una región de unos 14 mil años luz (AL) y no tiene un agujero negro central.

UCD3, es una enana ultracompacta orbitando a la gran elíptica NGC 1399.

Imagen crédito y cortesía de NASA/STScI/ESO/Afanasiev et al.

Contiene unos 100 millones de estrellas en una región de unos 300 AL, de ahí su tipo ultracompacto. El estudio del movimiento (cinemática) de sus estrellas permitió saber que alberga un agujero negro supermasivo en su corazón. Su masa (3,5 millones de Soles) equivale al 75% de la masa de Sgr.A*, el agujero negro supermasivo central de la Vía Láctea (VL). Nuestra Galaxia tiene un diámetro aproximado de 100 mil AL (150 000 en realidad), o sea que UCD3 no llega al 0,3% de la VL. En resumen; esta galaxia ultracompacta alberga un objeto central que es el 4% de su masa. La mayoría de los agujeros negros supermasivos no superan el 1% de la masa de sus galaxias.

UCD3 puede ser el resultado de la fusión de varios super grupos estelares, o bien el remanente de una galaxia mayor desgarrada gravitacionalmente por otras.

Referencia:

Fuente:

pdp.

Tratando de hallar el origen de Seguel 1.

Nuestra Galaxia está rodeada de amigas y vecinas.
Como toda gran espiral, creció asimilando a otras que dejaron sus huellas en Ella. Entre las galaxias que orbitan la Vía Láctea hay una muy particular. Se trata de la descubierta en el 2006 y catalogada como Segue 1.

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Imagen donde se aprecia la región donde fue descubierta Seguel 1 (a la izquieda) y Seguel 1 (a la derecha) – Crédito: Sloan Digital Sky Survey and M. Geha.

En realidad, aún no se puede asegurar si se trata de una galaxia esferoidal enana ultra débil o de un cúmulo globular, aunque todo parece indicar que se trata de una galaxia.

Está a unos 75 mil años luz de Casa y nos orbita con un período de 600 millones de años. Eso es muy cerca, pero no tanto como para ser un cúmulo globular arrancado gravitacionalmente de una galaxia vecina a punto de ser desgarrado por la gravedad de la Vía Láctea.
Pero resulta que tiene una masa de unos 300 Soles y es pobre en metales o elementos más pesados que el Hidrógeno y el Helio. Los metales aparecen luego de una o dos generaciones de estrellas, cuando han estallado como súper novas. Esto hace que sus estrellas sean antiguas y de masas regulares. Así, Segue 1 es un objeto del Universo temprano y más débil que un cúmulo.

Luego, se trataría de una galaxia satélite de la Nuestra; la pregunta es: ¿de dónde provino?
Hay dos ideas.
Pudo ser una galaxia satélite a otra que fue asimilada por la Vía Láctea dejando a Seguel 1 como satélite nuestro hace unos 12 mil millones de años. Pero las evidencias conocidas de asimilaciones no concuerdan con la existencia de Segue 1; claro que es probable que aún no se hayan detectado las evidencias de aquella asimilación.
La otra idea es que Seguel 1 era una galaxia solitaria y hace unos 8 mil millones de años fue capturada por la Vía Láctea. Esta es la idea más aceptada.

Si les interesa mi opinión, hay algo en este caso que no me convence. Para que un objeto quede atrapado orbitando a otro, debe haber habido un tercero que le quite energía al que resultó capturado; o sea, que lo frene, de lo contrario habría seguido viaje. Luego habría que buscar un objeto de tipo galáctico que haya colaborado en la captura y no sé si lo tienen sospechado. Claro que aún puede ser descubierto.
O sea que en ambos casos, las investigaciones continúan buscando lo que falta hallar, lo único seguro es que Seguel 1 es otra compañera Nuestra.

Referencia:

Fuente:

pdp.

Luz intracumular en cúmulos de galaxias.

Las galaxias son las mayores estructuras estelares.
Ellas, a su vez, se reúnen en cúmulos de galaxias y éstos en súper cúmulos. Dentro de los cúmulos galácticos, puede haber material intracumular o intergaláctico.
En algunos cúmulos, se ha observado un exceso de luz intracumular debida a la presencia de estrellas “sueltas”, estrellas no ligadas a galaxias del grupo.
Aún se discute el origen de esas estrellas.

mooLuz

Imagen del cúmulo de galaxias MOO J1014+0038 en el que se detecta luz intracumular – publicada en el trabajo de Jongwan Ko and M. James Jee

Si bien existen estrellas de alta velocidad capaces de escapar de una galaxia, no son tantas como llenar el espacio intergaláctico con luz intracumular. Se piensó que pueden ser estrellas arrancadas de galaxias en sus interacciones gravitacionales. Pero en ese caso, los cúmulos más evolucionados, tuvieron tiempo de experimentar más encuentros entre sus galaxias componentes y tendrían que tener más luz intracumular dada por mayor cantidad de estrellas sueltas. Eso no se observa.
Parece, aunque eso contradice estudios previos, que esas estrellas se habrían formado en el espacio intergaláctico en un breve lapso de tiempo durante la juventud del cúmulo.

Fuente:

  • arXiv:1806.02687v1 [astro-ph.GA] 7 Jun 2018, EVIDENCE FOR THE EXISTENCE OF ABUNDANT INTRACLUSTER LIGHT AT Z = 1.24, Jongwan Ko and M. James Jee.
    https://arxiv.org/pdf/1806.02687.pdf

pdp.

La materia obscura y los agujeros negros ¿son la misma cosa?

Los agujeros negros y la materia obscura comparten características, ¿se trata de la misma cosa?

La materia obscura, es la encargada de mantener armadas a las galaxias y a las estructuras galácticas. No se la detecta sino gravitacionalmente y hasta se pensó que se trataba de nubes de Hidrógeno molecular a baja temperatura, lo que hace que sean de difícil observación (https://es.wikipedia.org/wiki/Materia_oscura).
Midiendo la velocidad de las estrellas alejadas del centro galáctico, se encontró que se mueven más rápido de lo pensado.

Gráfico de la velocidad orbital vs distancia al centro galáctico publicado en RSF (ver enlace en la imagen)

Tendrían que estar escapando a menos que una materia obscura las mantenga vinculadas gravitacionalmente a la galaxias.

Los agujeros negros (ANs), son regiones del espacio donde la gravedad es tan alta que no escapa ni la luz. En su centro, hay un objeto o estrella de Plank. Una estrella de neutrones que colapsó hasta ser supercompacta. Se los detecta gravitacionalmente, por ejemplo a través de lentes gravitacionales, o sea, por el efecto de curvar por gravedad la trayectoria de la luz y enfocarla como lo haría una lente convergente (como una lupa).

Las rápidas e intensas emisiones de energía (ráfagas) en altas y bajas frecuencias (rayos gamma, X, infrarrojo y ondas de radio), como la detección de ondas gravitatorias, indican que hay muchos ANs en la galaxia, más que lo pensado. Cuando chocan dos ANs o estrellas de neutrones, como dos masas superdensas y compactas que son, emiten energía bruscamente incluso en ondas gravitatorias. La radiación escapa de los límites del AN, de donde aún puede salir, cuando absorbe materia que se recalienta cuando se arremolina y autofricciona en su caída.

¿Puede ser que los ANs, sean los que mantienen armadas a las galaxias? ¿Puede ser que los ANs supermasivos colaboran en mantener armadas a las agrupaciones de galaxias?, o sea ¿Son los ANs los que hacen el trabajo de la elusiva materia obscura?.

Se piensa que en la Galaxia (¿y por qué no en otras?) hay muchos ANs supermasivos orbitando. Son restos de la asimilación de otras menores. Éstos no son detectados por radiación ya que están en lugares aislados donde no hay materia que absorber y rara vez colisionan (pdp, 27/abr./2018, Las galaxias podrían tener varios agujeros negros…, https://paolera.wordpress.com/2018/04/27/las-galaxias-podrian-tener-varios-agujeros-negros-supermasivos/).
Se observó que algunas galaxias lejanas no tienen mucha materia obscura, ¿será que como jóvenes que son, aún no absorbieron a muchas otras y no tienen aún suficientes ANs.? (pdp, 28/mar./2018, NGC 1025 df2, una galaxia sin materia obscura, https://paolera.wordpress.com/2018/03/28/ngc-1052-df2-una-galaxia-sin-materia-obscura/)
Las galaxias crecen asimilando a otras. Luego, aumenta su cantidad de gas, lo que vigoriza su formación estelar aumentando así la cantidad de estrellas lejanas al centro con altas velocidades. ¿Son los ANs, propios y asimilados, los que colaboran gravitacionamente para que ellas no escapen?

Referencia:

pdp.

Las galaxias podrían tener varios agujeros negros supermasivos.

Es posible que las galaxias tengan más de un agujero negro supermasivo.
Toda galaxia tiene en su centro un agujero negro supermasivo dominante. Un objeto de masa tan grande (conocido como objeto o estrella de Plank), que genera a su alrededor una región de tanta gravedad que no puede escapar ni la luz (que – hasta hoy – es lo más veloz conocido). Nuestra Galaxia tiene uno, el catalogado como Sagitario A* con una masa de unos 4 millones de Soles.

Las grandes galaxias (incluso la Vía Láctea) crecieron asimilando a otras menores. De esta manera, los agujeros negros supermasivos se fusionaban en objetos de mayor masa, centrales y dominantes de las galaxias fusionadas.
Estudios recientes sugieren que las galaxias, incluso las Nuestra, podrían tener varios agujeros negros supermasivos. Estos objetos con masas del orden del millón de Soles, serían el resultado de antiguas fusiones.

Según simulaciones realizadas, bajo ciertas condiciones, los agujeros negros centrales de las galaxias asimiladas podrían quedar estancados en órbitas alrededor del agujero negro central, a miles de años luz del él, por las afueras de la galaxia. No han tenido tiempo aún de precipitar hacia el centro.

Video: Milky Way’s supermassive black hole may have ‘unseen’ siblings

Subido el 23 abr. 2018

Recordemos que la radiación por la que puede ser detectado un agujero negro proviene de sus vecindades. Cuando hay materia cayendo en él, ésta se arremolina, autofricciona recalentándose y emite energía.
Si estos agujeros negros supermasivos existen vagando por las regiones galácticas exteriores, sería muy difícil detectarlos, ya que allí no hay la suficiente cantidad de materia para que se activen y se muestren.

Referencia:

Fuente:

pdp.