Archivo de la etiqueta: Estructuras galácticas

Formación estelar y estrellas foráneas en la Vía Láctea.

Las galaxias son las mayores estructuras de estrellas.
Muchas estrellas nacieron en las galaxias donde habitan y otras provienen de otras galaxias.

Ilustración de la estructura de la Vía Láctea – Crédito: NASA/JPL-Caltech /ESO R. Hurt

Nuestra galaxia tiene una formación estelar de 1 a 3 estrellas al año. Eso es algo que en realidad no se puede tomar como un proceso regular, ya que la formación estelar tiene épocas donde es mayor y épocas donde es menor. De hecho, en la actualidad, nuestra Galaxia estaría pasando por en un bajón de producción de estrellas (pdp, Nuestra Galaxia está apagando sus luces, https://paolera.wordpress.com/2016/04/14/nustra-galaxia-esta-apagando-sus-luces/).

Hace unos 3 000 millones de años, hubo una gran producción de estrellas en la Vía Láctea. Se estima que en ella, nacieron más de la mitad de las estrellas del disco de la Vía Láctea.
Sucede que nuestra Galaxia, como toda gran espiral, creció asimilando a otras menores. En ese proceso, es asimilada la materia existente en ellas, la que pasa a aumentar las reservas de la Nuestra. Ésto, junto con las perturbaciones que se producen en la Vía Láctea debido al encuentro, colabora con la formación de estrellas.

Pero en una asimilación, no sólo es asimilada la materia de la otra galaxia; también lo son sus estrellas.
Las estrellas nacen de complejos nebulares de gas. Estudiando la composición de ellas, se puede inferir la riqueza de elementos presentes en la nube progenitora.
En la constelación de la Osa Mayor, se detectó una estrella donde su composición está más de acuerdo con la química del material de galaxias enanas que con la del material de la Vía Láctea. Luego, esta estrella sería una “foránea”; una estrella de una galaxia enana que quedó alojada en la Vía Láctea luego que la enana fuera asimilada. Más aún; el bulbo central de nuestra Galaxia habría sido enriquecido con estrellas, incluso de las más viejas en el Universo, luego de asimilar una enana de estructura alargada.

En el futuro, a unos 5 000 millones de años, la Vía Láctea se fusionará con la de Andrómeda (pdp, La futura colisión entre la Vía Láctea y Andrómeda, https://paolera.wordpress.com/2012/05/31/la-futura-colisin-entre-la-va-lctea-y-andrmeda/). Pero antes, dentro de unos 2 500 millones de años, asimilaremos la Gran Nube de Magallanes.

Referencias:

Fuentes:

pdp.

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La paradoja de ESO 137-001.

La galaxia ESO 137-001 es una galaxia de tipo medusa con un detalle muy curioso.
Estas galaxias muestran estructuras que se parecen a tentáculos saliendo de ellas dándoles una imagen como de medusas. Esto se debe a lo que se conoce como presión de arrastre, que es lo que sucede cuando un objeto se desplaza en un medio. La fricción con ese medio, es capaz de deformar o soltar materia de ese objeto.

Cuando las galaxias viajan por el espacio intergaláctico, dentro del cúmulo donde viven, pueden interactuar con gas de baja densidad que hay entre las galaxias del cúmulo.
En ese caso, sienten una presión de arrastre y en ese proceso se ven despojadas de materia interestelar que hay en ellas. Así se generan estructuras alargadas que les dan aspecto como de medusas (pdp, Galaxias medusa: el resultado de la presión de arrastre ,https://paolera.wordpress.com/2017/08/31/galaxias-medusa-el-resultado-de-la-presion-de-arrastre/ ).

Video: Hubble HD: Animation of Ram Pressure Stripping.

Cosmic Conspiracy TV.

Publicado el 6 ene. 2015

En el cúmulo de galaxias Abell 3627, vive la galaxia ESO 137-001.
En imágenes obtenidas en luz visible, se aprecian estructuras de tipo brazos de medusa.

Spiral galaxy ESO 137-001

Imagen visible de ESO 137-001 – Crédito de: NASA, ESA

Observando en rayos X, se detecta una gran cola de gas caliente; todo debido a la presión de arrastre que sufre esta galaxia en el medio intergaláctico donde viaja.

Composite view of ESO 137-00

Composición de imágenes visibles y en rayos X de ESO 137-001 – Crédito: NASA, ESA, CXC

ESO 137-001, muestra formación estelar en la materia que está siendo arrancada de ella, y eso es algo paradójico.
La presión de arrastre despoja a la galaxia del gas necesario para formar estrellas, eso hace que esta situación no sea la mejor para la formación estelar. Luego, observar estrellas formándose en la cola y tentáculos es algo llamativo, ya que para la formación estelar es necesario baja temperatura y poca turbulencia, todo lo contrario a lo que ocurre en esas estructuras que salen de la galaxia.

Así las cosas, es necesario observarlas a lo largo de toda su extensión.
Las regiones más cercanas corresponden a material recientemente arrancado de la galaxia, mientras que las más alejadas, corresponden a material que abandonó la galaxia hace más tiempo. El estudio de las diferentes zonas, permitirá saber la evolución de ese material a la lo largo del tiempo desde que salió de la galaxia. Eso, dará información de cómo se están dando estrellas nuevas en esas regiones tan hostiles.

Fuente:

pdp.

La ultradifusa DF4, otra galaxia casi sin materia obscura.

La materia obscura es la que mantiene unida a las estructuras galácticas.
Sin ella, la galaxias se desarmarían, al menos su partes exteriores se verían perdiendo estrellas.
Observando galaxias lejanas, las vemos como eran en sus comienzos debido al tiempo que tarda en llegarnos su luz. Así se observaron galaxias que en su juventud no tenían demasiada materia obscura. Eso se evidenció por sus estrellas más alejadas del centro, las que rotaban más lentamente que las estrellas alejadas del centro en otras galaxias retenidas por materia obscura (La materia obscura era menos influyente en la juventud del Universo | Pablo Della Paolera – https://paolera.wordpress.com/2017/03/15/la-materia-obscura-era-menos-influyente-en-la-juventud-del-universo/).

Luego se descubrió una galaxia ultradifusa catalogada como DF2.

A photo of the DF2 galaxy

Imagen de DF2 crésito de  NASA, ESA, and P. van Dokkum [Yale University]


A 65 millones de años luz de Nosotros, con un tamaño similar al de la Vía Láctea pero con muchas menos estrellas, esta galaxia mostraba muy poca materia obscura (NGC 1052 – DF2, una galaxia sin materia obscura | Pablo Della Paolera – https://paolera.wordpress.com/2018/03/28/ngc-1052-df2-una-galaxia-sin-materia-obscura/).

Ahora se encontró otra galaxia ultradifusa con las mismas características; o sea, con casi nada de materia obscura. Se trata de la catalogada como NGC 1052 – DF4 a una distancia de Nosotros similar que DF2

Esto demuestra que la relDF”ación entre materia ordinaria y obscura es puramente gravitatoria.
La materia obscura puede se separada de una galaxia; posiblemente por un brusco episodio de generación de estrellas masivas y muy activas que expulsan a la materia obscura con su gran viento estelar (flujo de radiación y partículas). Otra opción, es que la materia obscura de estas galaxias haya sido absorbida gravitacionalmente por otra galaxia más masiva en algún encuentro cercano entre ambas; posiblemente la elíptica NGC 1052 a las que son vecinas.

Referencia:

Fuente:

pdp.

La Nube Mayor de Magallanes en curso de colisión con la Vía Láctea.

Las Nubes de Magallanes son galaxias irreguares satélites a la Nuestra.
Si bien esta es la idea más aceptada, para algunos, estas galaxias sólo están de paso por el vecindario.
Ahora, un estudio de fines del año 2018 sugiere que la nube mayor podría precipitar hacia la Vía Láctea en unos 2 mil millones de años.

Nube Mayor de Magallanes – crédito: Adrian Pingstone December 2003.

Nuestra Galaxia a crecido asimilando a otras menores, fiel a las jerárquicas reglas de crecimiento galáctico. De hecho terminará fusionándose con su hermana mayor, la espiral de Andrómeda en unos 4 mil millones de años (pdp, 31/may./2012, La futura colisión entre la Vía Láctea y Anrómeda, https://paolera.wordpress.com/2012/05/31/la-futura-colisin-entre-la-va-lctea-y-andrmeda/).
Cuando eso suceda, las distancias interestelares permitirán que las estrellas pasen unas entre otras, por lo que será ínfima la probabilidad de choques entre estrellas.
Los agujeros negros dominantes de las galaxias, el Nuestro en particular, se volverán mucho más activos aumentando la intensidad de los chorros bipolares de materia y energía, como también la radiación del material recalentado que precipitará en ellos. Finalmente se fusionarán en uno sólo ante la probabilidad de salir eyectado según las condiciones al momento de la fusión entre ellos. El halo de la Vía Láctea se verá “engrosado”. En el caso del choque con Andrómeda, la galaxia resultante será una gigantesca elíptica con un robusto halo estelar.

Video: When galaxies collide!

TheBadAstronomer
Publicado el 31 may. 2012.

Muchas estrellas de la galaxia intrusa formarán parte de la nueva estructura galáctica, pero otras, tanto de la intrusa como de la Nuestra, podrían escapar del sistema resultante hacia el espacio intergaláctico como estrellas solitarias.

Si bien la posibilidad de un choque estelar es ínfima, las estrellas podrían pasar cerca de otras. En esa acción, la gravedad mutua provocaría un encuentro dinámico en el que ambas se acelerarían mutuamente en un “reboleo”. Así, la de menor masa sentiría mayor aceleración pudiendo alcanzar la velocidad de escape. De hecho, actualmente hay estrellas en la Vía Láctea de altísima velocidad, estrellas hiperveloces, con posibilidad de escapar de la Galaxia debido a un encuentro con otra (pdp, 16/ene./2014, Velocidad de escape y estrellas hiperveloces, https://paolera.wordpress.com/2014/01/16/velocidad-de-escape-y-estrellas-hiperveloces/).

Eso le puede suceder a nuestro Sol.
De darse, no hay de qué preocuparse por la Tierra.
Nosotros seguiremos al Sol como lo hacemos hasta ahora en su periplo alrededor de la Galaxia, aunque el aumento de material interestelar, debido a la unión de las galaxias, haga que el Sol absorba materia en su viaje, se vuelva más activo y entonces sí, los seres vivos nos veríamos en un problema.
Pero para eso debemos pensar: ¿existirá la Civilización Terrícola en 2 mil millones de años cuando se nos venga encima la Nube Mayor de Magallanes?
¿Y en 4 mil millones de años cuando nos fusionaremos con Andrómeda? En este último caso recordemos que el Sol actualmente tiene unos 5 mil millones de años de vida y le queda otro tanto por delante. Luego, para esa época estará en la fase de final de su vida, una gigante roja que habrá devorado los planetas interiores.

Referencia:

Fuente:

pdp.

Energía obscura y materia obscura en una sola teoría.

La energía obscura y la materia obscura sólo comparten el calificativo.
Eso se debe a que aún se desconoce la naturaleza de ambas.
La materia obscura es la que se encarga de mantener unidas las estructuras galácticas. Por ejemplo: las estrellas más alejadas del centro galáctico se mueven más rápido de lo esperado por lo que deberían escapar. Así, las regiones externas deberían desmenuzarse. Sin embargo, es la materia obscura la que gravitacionalmente las mantiene en la galaxia.
No interactúa de otra manera con la materia ordinaria por lo que no puede detectársela de otra manera que la gravitatoria.

La energía obscura, es la que se encarga de hacer que la expansión del Universo sea cada vez mayor. Es el trabajo encargado de acelerar el alejamiento de las galaxias lejanas.
Si bien se la considera parte inherente del tramado espacio-tiempo, su naturaleza aún se estudia.

Para diciembre del 2018, se desarrolló un modelo que pretende explicar la naturaleza de ambas y más; las vincula como que tienen al mismo origen.
Recordemos que un modelo explicativo del comportamiento de un sistema, no necesariamente debe tener el mismo aspecto o apariencia física que ese sistema.
Por ejemplo: El modelo atómico de Bohr dado por un núcleo formado por protones y neutrones rodeado de electrones, es eso, un modelo que explica el comportamiento del átomo. Ahora, nadie vio un átomo para saber si es así o no… y no importa, el modelo sirve, explica y predice fielmente su comportamiento.

El modelo que trata de explicar a la materia y energía obscuras, se basa en un tipo de materia con una propiedad muy particular; es una materia “negativa”.
Si la materia es una forma de energía, y hay energías negativas como por ejemplo la potencial gravitatoria y los trabajos hechos en contra de una fuerza, bien, a alguien se le ocurrió que podría haber materia negativa.
No es la primera vez que se habla de materia negativa.
Se pueden modelar burbujas de aire en agua a través de materia negativa.

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Imagen crédito:  Mike Lewinski/Flickr, CC BY-ND

De hecho, hay modelos de materia negativa que explican el comportamiento de ciertas partículas halladas en experimentos de la laboratorio.

Para que este tipo de materia exista, habría que retocar otras teorías para que permitan su aparición en el Universo.
Esta materia tendría una propiedad repulsiva con la materia “positiva”.
Así, a gran escala, aceleraría por repulsión el alejamiento de los grandes sistemas galácticos. A escalas galácticas, los halos de materia obscura de las galaxias, se habrían formado de una manera similar a las burbujas de aire en el agua.

Video: Simulation of a Forming Dark Matter Halo.
This is a simulation from a scientific paper titled “A unifying theory of dark energy and dark matter: Negative masses and matter creation within a modified LambdaCDM framework” by Jamie Farnes.

Publicado el 21 nov. 2017

Las estrellas de las regiones externas de las galaxias no escaparían y podrían moverse más rápido de lo esperado, gracias a la repulsión que sienten desde afuera por parte de esta materia negativa. Dentro de la galaxia, la mayor cantidad de materia estaría dada por la materia ordinaria, por lo que la gravitación atractiva que todos conocemos sería la dominante.

Si bien no es mi especialidad, el único detalle que le encuentro a este modelo basado en materia negativa, es que su repulsión con la positiva no está de acuerdo con que la materia ordinaria se acumuló en los filamentos de materia obscura para formar las estructuras galaxias. Quizás este sea otro modelo a corregir.

Referencia:

Fuente:

  • A Unifying Theory of Dark Energy and Dark Matter: Negative Masses and Matter Creation within a Modified ΛCDM Framework, J. S. Farnes.
    (Submitted on 18 Dec 2017 (v1), last revised 26 Oct 2018 (this version, v2)).
    https://arxiv.org/abs/1712.07962

pdp.

El telescopio espacial James Webb podría confirmar la estructura de la materia obscura.

La elusiva materia obscura podría mostrar interacciones no gravitatorias con la materia ordinaria de los albores de Universo.

Esta materia es la que mantiene unida a las galaxias. En sus filamentos colapsó la materia ordinaria dando origen a las estructuras galácticas, las que son enjambres enormes de estrellas que conviven con materia ordinaria.

Video: The first stars turning on in the Universe.

Ethan Siegel
Publicado el 23 ene. 2015.
Animation / simulation by NASA’s Spitzer Space Telescope team of the formation of the first stars in the Universe.

Pero la materia obscura sólo interactúa con la ordinaria en forma gravitacional, de ahí su calificativo de obscura. Lamentablemente al menos hasta ahora no se observó ni detectó materia obscura que no sea por su acción gravitatoria.

Sabemos que los eventos ultralejanos, se dieron en el origen del Universo. También sabemos que la energía o radiación proveniente de esos eventos o de las fuentes involucradas, llega a nosotros “corrida” a longitudes de onda mucho mayores por un efecto relativístico. Así es como vigorosos eventos energéticos ultralejanos dados en longitudes de onda cortas, nos llegan en longitudes de onda mayores, en el infrarrojo, infrarrojo cercano y más allá; en luz donde nuestros telescopios no son sensibles.
Nos estamos perdiendo una ventana de observación.

El Universo es activo en la longitud de onda de 21 cm. observable con radiotelescopios. En esa longitud de onda el Hidrógeno emite naturalmente.
Las nubes de Hidrógeno lejanas, las primeras en darse en el Universo, envían esa actividad en 21 cm. la que nos llega corrida más aún hacia longitudes de onda mayores.
En observaciones del Universo joven realizadas en esas longitudes de onda, se detectó radiación estelar de cuando el Universo tenía apenas 180 millones de años de edad.
Aquí hay un enorme descubrimiento, las primeras estrellas ultralejanas.

Además, estas estrellas están interactuando con el Hidrógeno que las rodea. Analizando esos escenarios, se detectó que el Hidrógeno irradió en esa frecuencia entre los 180 millones y 260 millones de años de edad del Universo. Lo sorprendente es que estaba más frío de lo esperado.
Los modelos actuales (standard) no explican esa menor temperatura observada. Algo se está escapando en los modelos standard. Así, surge la idea de que ese proceso de enfriamiento se deba a interacciones del Hidrógeno primordial (materia ordinaria) con materia obscura.
De ser así, sería la primera evidencia de interacción entre ambos tipos de materia que no sea de manera gravitacional. Pero esto debe confirmarse con observaciones hechas en esa ventana que nos estamos perdiendo.

El telescopio espacial James Webb, aún en tierra, será sensible a las longitudes de onda del infrarrojo necesarias para obtener datos del Universo en esa ventana observacional que nos estamos perdiendo.
Luego, este instrumento podría llevar a otro gran descubrimiento: la interacción no gravitatoria entra la materia obscura y la ordinaria en los albores del Universo, lo que está relacionado con las partículas componentes de la materia obscura y sus propiedades.
Cha, cha, cha, chaaaaaaaannnn…. (continuará).

Referencia:

Fuente:

pdp.

El naciente coloso Hyperion

En el Universo, las grandes estructuras son jerárquicas, o sea que están formadas por otras menores.
Todas se forman por procesos similares aunque a diferentes escalas.
De las grandes nubes frías (moleculares) se forman las estrellas. Nacen por el colapso de esa nube en diferentes regiones, dando lugar a racimos de protoestrellas.
A media que maduran, van interactuando entre ellas. Esto genera un caos en el que unas precipitan sobre otras dando origen a objetos masivos. Las que no se fusionan con otras, pasan muy cerca de tal manera que se aceleran gravitacionalmente y pueden escapar de esa región. Así, unas estrellas abandonan el lugar de donde nacieron y otras quedan formando estructuras estelares o cúmulos.
Cuando todo se “relaja” el caos disminuye, las estrellas interactúan gravitacionalmente entre ellas sin expulsarse de lo que fue su lugar de nacimiento y el sistema está… formado.

Algo similar sucede con las estructuras galácticas.
La materia obscura (esa materia aún no observable que mantiene unidas a las grandes estructuras galácticas) colapsa en filamentos. En torno a ellos comienza a colapsar la materia ordinaria y comienzan a formarse las protogalaxias. Se da una situación caótica similar a la anterior. Unas se unen a otras mientras algunas son eyectadas del grupo. Así, cuando el sistema se relaja, quedan formadas las estructuras galácticas. En ellas, las galaxias interactúan, se asimilan, crecen y precipitan hacia el centro de sus estructuras. A su vez, esas estructuras pueden precipitar sobre la estructura mayor que las contiene, la que puede ser un hipercúmulo o muralla galáctica.

En nuestro caso, la Vía Láctea pertenece al cúmulo de galaxias conocido como Grupo Local. Éste pertenece al Supercúmulo de Virgo, al menos hasta septiembre del 2014.
Resultó que el Supercúmulo de Virgo está embebido en una estructura mayor bautizada como Laniakea la que sería digamos… un hipercúmulo. Tiene una extensión de 500 millones de años luz (AL) y 100 mil billones de masas como la del Sol (1017 ). En realidad, Laniakea es el verdadero supercúmulo, donde el de Virgo es un lóbulo inferior. (pdp, 05/sep,/2014, Laniakea, el cielo inconmensurable, https://paolera.wordpress.com/2014/09/05/laniakea-el-cielo-inconmensurable/), (Astronomía online, 07/09/2014, Cielo inconmensurable…, https://www.astronomiaonline.com/2014/09/crean-el-primer-mapa-detallado-del-supercumulo-laniakea-nuestro-lugar-en-el-universo/).

Ahora, se ha descubierto otra colosal estructura galáctica.
Bautizada como Hyperion, con una masa 5000 billones de masas Solares (5*1015) y un ancho como el de Laniakea. Se encuentra a 11 mil millones de AL de casa, casi el límite del Universo observable. Como la luz tarda ese tiempo en llegarnos, lo vemos como era hace ese tiempo. El Universo tiene unos 14 mil millones de años, por lo que Hyperion nos muestra su aspecto de cuando se formó unos 3 mil millones de años luego del Big Bang.

Video: The Hyperion Proto-Supercluster.

Subido el 16 oct. 2018.

Aún está en proceso de relajación, por lo que no terminó de formarse, luego, se trata de un proto-supercúmulo de galaxias. En su interior maduran protogalaxias y galaxias, en ellas por el proceso arriba explicado, maduran y brillan estrellas, y en torno a ellas, tal vez, casi seguro, madurarán sistemas planetarios, todo bajo el mismo proceso a diferentes escalas, donde la relajación es la meta.
Su observación nos enseñará cómo evolucionan estas estructuras, incluso como nació nuestra Laniakea.

Referencia:

Fuente:

pdp.