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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.

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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.

NGC 1052-DF2, una galaxia sin materia obscura.

La elusiva materia obscura sigue dando de qué hablar, o mejor dicho en qué pensar.
Es la responsable de que las grandes estructuras galácticas se mantengan unidas, sin ella se desarmarían.
Las estrellas más alejadas de los núcleos galácticos, se mueven más rápido que lo predicho por las leyes de la dinámica. Luego, deberían escaparse en un proceso donde la galaxias se desmenuzan. Pero se mantienen armadas. O bien están equivocadas nuestras expresiones dinámicas, o hay una materia que a través de la acción gravitatoria mantiene armadas a las galaxias. Esta materia recibe el nombre de obscura ya que no se la observa, sólo se la detecta gravitacionalmente en galaxias, cúmulos de galaxias y estructuras mayores.

Esta materia parece haber sido menos influyente en el pasado, en los orígenes del Universo.
Observando galaxias lejanas, y por lo tanto como cuando eran jóvenes debido al tiempo que tarda su luz en llegarnos, se detectó que sus regiones exteriores no rotaban tan rápido como en las más cercanas y actuales. Así, en los albores del Universo, la materia obscura habría colapsado más tarde que la ordinaria (pdp, 15/mar./2017, La materia obscura era menos influyente en la juventud del Universo, https://paolera.wordpress.com/2017/03/15/la-materia-obscura-era-menos-influyente-en-la-juventud-del-universo/).

Para agregarle más misterio a este caso, se detectó una galaxia no tan lejana como las anteriores comentadas, con poca o casi nada de materia obscura.
Se trata de la gran galaxia ultradifusa difusa NGC 1052-DF2 a 65 millones de años luz de nosotros. Tiene un tamaño superior a la Vía Láctea y 250 veces menos estrellas que la nuestra; eso le da su apariencia difusa, casi fantasmal, que permite observar sin problemas otras galaxias que están detrás de ella.

Imagen de la galaxia ultradifusa NGC 1052-DF2, crédito de NASA, ESA, and P. van Dokkum (Yale University)

Las medidas de los movimientos de los cúmulos que la rodean, no necesitan de la corrección por la existencia de materia obscura; o sea que se aplican sin problema las leyes de la dinámica tales como siempre se aplicaron. De esta manera, hay evidencias de casi nada de materia obscura en esa galaxia.
Se conjetura con dos motivos que llevaron a esta situación.
Puede que una brusca formación de estrella masivas y vigorosas expulsó la materia obscura de la galaxia; o que la presencia de la elíptica vecina a ella provocó el escape de esa materia.
Como sea, esto demuestra que la materia obscura se relaciona solamente en forma gravitacional con las galaxias y puede ser separadas de ellas.

Obviamente que hay que seguir observando y buscando más galaxias pobres en materia obscura. Para eso se están analizando otras 23 galaxias ultradifusas de las cuales 3 de ellas parecen tener las mismas propiedades que NGC 1052-DF2.

Referencia:

Fuente:

pdp.

Sorpresa en protocúmulos de galaxias.

Los Cuasares, u objetos cuasi-estelares (de aspecto de estrellas brillantes), resultaron ser núcleos activos de galaxias lejanas. Éstos, son potenciados por agujeros negros supermasivos que irradian energía a medida que materia circundante autofricciona y recalienta cuando cae en ellos en forma de remolino.

También se sabe que las galaxias no se distribuyen uniformemente en el Universo. Si bien hay galaxias aisladas, muchas están reunidas en grupos de galaxias conocidos como cúmulos de galaxias (en nuestro caso es el Grupo Local). A su vez, hay grupos de cúmulos conocidos como súper cúmulos de galaxias (súper cúmulo de Virgo en nuestro caso).

En el centro de los cúmulos de galaxias hay una galaxia dominante con un cuásar en en centro.
Una forma de buscar protocúmulos de galaxias es buscar cuasares lejanos, cuanto más lejanos, mejor; ya que así se observan los objetos más jóvenes debido al tiempo que tarda su luz en llegarnos.
Haciendo esta búsqueda, se hallaron dos sorpresas.
Por un lado, se encontraron que la mayoría de los cuasares están aislados, como “esquivando” las regiones más densas, y por lo tanto, el centro de protocúmulos. Esto es un indicativo de que estos objetos no son buenos para buscar grandes estructuras galácticas como este tipo de cúmulos.
Por otro lado, se encontraron dos pares de cuasares dobles; cada par en un protocúmulo a unos 12 mil millones de años luz de nosotros; esto es de cuando el Universo tenía unos 2 mil millones de años de edad.

Los cuasares están indicados por estrellas. Los puntos y círculos señalan galaxias débiles y brillantes en los protocúmulos. Imagen crédito: NAOJ

Estos pares de cuasares en el centro de los protocúmulos podrían tener una actividad sincrónica.

Referencia:

Fuentes:

pdp.

Posible relación morfología – color en galaxias.

Observamos galaxias de distintas formas, en general vemos galaxias de disco y elípticas o esferoidales.

Las galaxias de disco tienen estrellas jóvenes, blanco-azuladas, mostrando una próspera formación estelar. Las elípticas muestran viejas estrellas rojizas y una pobre o relajada formación de estrellas.

Las galaxias interactuantes, la elíptica NGC 5090 y la de disco NGC 5091 – Crédito: ESO.

Si bien todas las galaxias se formaron para la misma época, unas están evolucionando diferente a las otras.
Las elípticas no son mucho más viejas que las de disco. Para que en el mismo tiempo que las otras hayan generado estrellas rojas, éstas deben ser masivas; luego viven rápido y envejecen pronto.

¿Hay alguna relación entre el color de las galaxias y su morfología?
Puede ser…
Una forma de obtener elípticas es la fusión de dos galaxias de disco, tal como sucederá cuando nos encontremos y fusionemos con Andrómeda (pdp, 31/may./2012, 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/).
Es probable que en la fusión, el gas de ambas galaxias interactúe y genere convecciones. De esta manera, parte se escapa y parte queda formando estrellas en su mayoría masivas. Entre el gas escapado y el usado en estrellas masivas de corta vida, la elíptica resultante pronto se relajará en su producción estelar llenándose de estrellas rojas y evolucionadas.

Como sea, hay que estudiar si hay una relación entre el color y la evolución morfológica de una galaxia.
Los estudios espectrográficos (análisis de la luz de las estrellas) sirven para detectar estrellas jóvenes en galaxias cercanas. Más lejos, se requiere más tiempo de observación. En ese caso se realizó un novedoso estudio del color de las galaxias más lejanas.
Se encontró que las galaxias masivas lejanas que han dejado de formar estrellas suelen tener formas esferoidales. Las recientemente relajadas tienden a ser más compactas que las ya detenidas en su producción de estrellas.
Todo sugiere que durante o luego de la disminución de formación estelar, la galaxia comienza un cambio en su morfología. Primero hay un colapso que colabora con la formación de un núcleo rojo y luego comienza una expansión, posiblemente por encuentros dinámicos entre estrellas.
De esta manera, es muy probable que la evolución de una galaxia relacione su color con su forma.

Referencia:

Fuente:

pdp.

Explicando el anillo de Monoceros.

Sabemos que las grandes galaxias como la nuestra, crecen devorando a otras menores (proceso jerárquico).
Con esto en mente, se piensa que los cúmulos globulares (sistemas estelares de forma esférica) son los núcleos de esas galaxias menores asimiladas.
También hay corrientes estelares.
Son grupos de estrellas que comparten características dinámicas y serían estrellas arrancadas de galaxias vecinas. Por ejemplo, la corriente de Sagitario, es el resultado de la interacción entre la Vía Láctea y la galaxia enana ubicada en esa región del cielo a 70 mil años luz de nosotros.

En dirección a la constelación de Monoceros (el Unicornio) se detectó una sobredensidad de luz. Aparentemente tiene forma de anillo que rodea nuestra Galaxia por lo que se la denomina anillo de Monoceros.
Hay dos ideas que pretenden explicar este anillo.
Puede tratarse de una corriente estelar generada por la acción de la Vía Láctea arrancándole estrellas a la galaxia enana del Can Mayor, a 25 mil años luz de Casa y la más cercana a Nosotros (pdp, 25/abr./2011, Las galaxias más cercanas, https://paolera.wordpress.com/2011/04/25/las-galaxias-ms-cercanas/). Pero hay un detalle. En esa sobredensidad no hay evidencia de estrellas típicas de las galaxias enanas como la del Can Mayor (estrellas de tipo RR-Lyra).

A 50 mil años luz de distancia, en dirección al anillo de Monoceros, la cantidad de estrellas decae para volver a aumentar a los 60 mil años luz. Eso sugiere la existencia de una ondulación en el plano de la Vía Láctea, la que en perspectiva, podría dar la ilusión de sobredensidad. En este caso, no hay evidencias de esa ondulación más allá del anillo de Monoceros, como debería haber.
Así es cómo la primera idea es la más aceptada, pero hay algunos detalles además de la falta de estrellas de tipo RR-Lyra.

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Ilustraciones de Nicolas Martin & Rodrigo Ibata (Izq.) y Dana Berry (der.)

En las ilustraciones: a la izquierda se observa el caso del anillo de Monoceros como resultado de estrellas “robadas” por la Vía Láctea de la enana del Can Mayor; y a la derecha, se ilustra la ondulación que mostraría una aparente sobredensidad de luz.

Las simulaciones realizadas de interacción de la Vía Láctea con una galaxia enana. reproducen el anillo de Monoceros y su dinámica. Pero los mejores ajusten a la realidad observada, se tienen con una galaxia enana retrógrada, (eso es que se mueven en sentido contrario a la rotación de la Vía Láctea), con una masa inicial de 10 mil millones de masas Solares, cuyo remanente actualmente estaría más allá del bulbo Galáctico (lo que lo vuelve imposible de observar), por lo que la enana del Can Mayor no sería la progenitora del anillo de Monoceros.

Referencia:

Fuente:

  • MNRAS 000, 1–10 (2017), Preprint 21 November 2017,On the Origin of the Monoceros Ring – I: Kinematics, proper motions, and the nature of the progenitor, Magda Guglielmo et al.
    https://arxiv.org/pdf/1711.06682.pdf

pdp.