El estado de NGC 1436 (mayo 2023).

En el cúmulo de galaxias de la constelación de Fornax se encuentra la galaxia NGC 1436.

Imagen 1 – Imagen publicada por The Carnegie-Irvine Galaxy Survey (CGS).

También catalogada como NGC 1437, está a poco menos de 60 millones de años luz de Nos. Se la conoce como de tipo espiral barrada pero actualmente está transitando un cambio de morfología a lenticular, un tipo de galaxia de disco con bulbo central, sin brazos y una estructura achatada que la rodea, similar a una “lenteja” (https://paolera.wordpress.com/2023/05/02/clasificacion-de-galaxias-ii-lenticulares-peculiares-y-porotos-verdes/).

Actualmente, muestra el gas frío que contiene bien asentado, lo que sugiera que hace unos 1000 millones de años que no sufre interacciones con su entorno.
Presenta un anillo (interior) donde están naciendo estrellas, y alrededor de éste, otro (exterior) sin esa actividad. Esto puede observarse en la imagen 1 como zonas concéntricas de diferente luminosidad. Comparar con la imagen 2.

Imagen 2 – Se señala con línea punteada verde el límite entre ambos anillos concéntricos – A. Loni et al.

Hace unos 5 mil millones de años, tuvo una eficiente interacción con su entorno del cúmulo, donde sufrió efectos gravitacionales y de tipo hidrodinámicos que propiciaron un gran nacimiento estelar. Con el tiempo, las partes exteriores perdieron gas (principalmente Hidrógeno neutro) debido a la baja gravedad de esas zonas. Esto no sucedió en las regiones interiores donde la gravedad es mayor por estar más cerca del centro masivo, por lo que la producción de estrellas se mantuvo. Así se tienen los discos observados, donde en el interior, sin bien en nacimiento de estrellas se mantiene, está declinando paulatinamente.

Fuente:
Alessandro Loni et al., NGC 1436: the making of a lenticular galaxy in the Fornax cluster, arXiv:2305.05709v1 [astro-ph.GA] 9 May 2023 | https://arxiv.org/pdf/2305.05709.pdf

pdp.

El enrojecimiento de las galaxias y la relación con sus agujeros negros centrales.

Las galaxias elípticas se caracterizan por su aspecto rojizo además de su morfología particular.
Este tipo de galaxias, como las esferoidales o globulares, nacen de la fusión de otras galaxias, en particular, de espirales. Así es como se trata de las más antiguas ya que debió pasar tiempo para que se formen y fusionen las galaxias espirales.

Galaxia elíptica ESO 325-G004 | NASA, ESA, and The Hubble Heritage Team/STScI/AURA; J. Blakeslee /Washington State University.

En la fusión, se produce una importante donación de materia que genera una rápida formación estelar. En ese brote, se producen muchas estrellas masivas que pronto mueren en algunos millones de años. En su violento final, explotan pudiendo comprimir materia vecina para formar nuevas estrellas, pero en otros casos, la disipan impidiendo el nacimiento de más estrellas. Así es como prevalecen las estrellas de menor masa y vidas las largas y tranquilas. Pero con el tiempo envejecen, se enfrían y enrojecen dándole a la galaxia ese aspecto rojizo y senil.

Pero también está la actividad del agujero negro central.
Este objeto supermasivo, se alimenta de la materia donada y se fusiona con el de la galaxia asimilada. La actividad del agujero negro supermasivo central resultante, también colabora con el enrojecimiento de la galaxia ya que afecta a la formación de estrellas (https://paolera.wordpress.com/2012/05/11/loa-agujeros-negros-y-la-formacin-estelar/).
Se sabe que la producción de estrellas está relacionada con la actividad del agujero negro central; a mayor actividad, mayor formación de estrellas. Eso se debe a que hay más materia en la galaxia. Pero si la actividad del objeto central es muy elevada, la formación de estrellas se resiente. En ese caso, al agujero negro absorbe materia con mayor rapidez que la necesaria para que se formen estrellas. Además, esa actividad incrementa los chorros bipolares de materia y energía. Si bien esos jets pueden comprimir la materia a su paso y ayudar a la formación de estrellas, si son muy violentos producen el efecto contrario agitando el medio a su paso (https://paolera.wordpress.com/2013/05/28/procesos-reguladores-de-la-formacion-estelar/).

Así pues, la actividad de los agujeros negros supermasivos centrales de las galaxias elípticas, colaboran con la disminución en la formación de estrellas y, por lo tanto, con su enrojecimiento.

Referencia:
Dying Early Universe Galaxies Could Be Killed by Their Supermassive Black Holes | ScienceAlert Space, 1.jun.2022 | Michelle Starr | https://www.sciencealert.com/supermassive-black-holes-beat-in-the-hearts-of-dying-galaxies-in-the-early-universe

Fuente:
Kei Itoet al. 2022 ApJ929 53 | COSMOS2020: Ubiquitous AGN Activity of Massive Quiescent Galaxies at 0 < z < 5 Revealed by X-Ray and Radio Stacking | https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-4357/ac5aaf

pdp

¿Los agujeros negros son responsables de que algunas galaxias lejanas dejaron de producir estrellas?

Las estrellas nacen de complejos moleculares.
Se trata de nubes frías de gas en estado molecular. La baja temperatura hace que sea posible la coagulación del gas para formar embriones de estrellas y protoestrellas.
Hay varios procesos que colaboran en la formación estelar, como por ejemplo la presión ejercida por estrellas muy activas e incluso las que estallan (Procesos reguladores de la formación estelar. | pdp 28.may.2021 | https://paolera.wordpress.com/2013/05/28/procesos-reguladores-de-la-formacion-estelar/).

En los comienzos del Universo, las primeras galaxias tenían mucho gas capaz de generar estrellas.
Se observaron galaxias a 12 mil millones de años luz de Casa. Son galaxias que se formaron 2000 millones de años luego del Big-Bang, por lo que se espera que se observe gran generación de estrellas.
Sin embargo, algunas de ellas han dejado de formarlas.

Imagen de galaxias publicada sin créditos en https://www.muyinteresante.es/ciencia/articulo/consiguen-la-foto-mas-nitida-de-las-galaxias-lejanas-551389272088

Algunas de esas galaxias tenían la suficiente materia para generar 100 mil millones de estrellas en 1000 millones de años; esto es unas 100 estrellas al año. Actualmente, las galaxias como la Nuestra forma 1 o 2 estrellas anualmente.
¿Qué pudo impedir semejante formación de estrellas o causar la detención de esa colosal formación estelar?
Se puede pensar que esas galaxias han agotado el gas necesario para formar estrellas, pero eso es muy poco probable teniendo en cuenta la gran cantidad de gas disponible en aquellas primeras galaxias donde abundaba la materia interestelar o intragaláctica.

Luego, hay que pensar en otra causa.
Si disponen de materia para generar estrellas, es probable que esa materia no cumpla con las condiciones necesarias. De esta manera, se puede pensar que las nubes de gas no están lo suficientemente frías. Así es como pueden tener convecciones o corrientes de materia que agitan el medio e impiden la acreción para formar estrellas.

De ser éste el caso, surge entonces otra pregunta: ¿qué causa esa agitación?
En un ambiente de mucha materia disponible, no sólo hay gran producción de estrellas sino que además hay mucho alimento para el agujero negro central supermasivo que vive en el centro de las galaxias. De esta manera se da una relación entre la formación de estrellas y la actividad del agujero negro central de la galaxia (La tasa de formación estelar | pdp 9.nov.2021 | https://paolera.wordpress.com/2012/11/09/la-tasa-de-formacin-estelar/).

Este objeto bien pudo consumir la mayor parte del gas disponible reduciendo la formación de estrellas y algo más…

Cuando cae materia en un agujero negro, ésta lo hace en forma de remolino. Así es como autofricciona generando radiación. Además, esta brusca caída de materia genera chorros de materia bipolares desde las vecindades del agujero negro. De esta manera, toda esa actividad potenciada por la cantidad de materia que cae en agujero negro central, agita el medio interestelar colaborando con la alteración de las condiciones para la formación de estrellas.

Aún hay que confirmar la responsabilidad de los agujeros negros en la detención de formación de estrellas en galaxias lejanas.

Referencia:
¿Por qué algunas galaxias dejaron de formar estrellas hace 12.000 millones de años? | Sputnik Ciencia 10.oct.2021 | https://mundo.sputniknews.com/20211010/por-que-algunas-galaxias-dejaron-de-formar-estrellas-hace-12000-millones-de-anos-1116944290.html

Fuente:
Quenching of star formation from a lack of inflowing gas to galaxies | Nature 22.sep.2021 | Katherine E. Whitaker et al. | Abstract: https://www.nature.com/articles/s41586-021-03806-7 | Publicación en arXiv: arXiv:2109.10384v1 [astro-ph.GA] | arXiv PDF: https://arxiv.org/ftp/arxiv/papers/2109/2109.10384.pdf

pdp.

Explicando el origen del fondo en rayos gamma.

En el cielo hay tenues resplandores de diferentes tipos.
Son sólo detectables con instrumentos sensibles a ese tipo de energía. Uno de ellos es el fondo de radiación en micro-ondas. Se trata de energía relacionada con el Big-Bang. Su fuente está tan lejos (casi 15 mi millones de ños luz) que por razones Relativísticas lo detectamos en micro-ondas.

Pero también hay resplandores de fondo en infrarrojo, visible y ultravioleta.
Todos son de origen térmico. Cuando el material interestelar se calienta por la proximidad de estrellas, ese material comienza a irradiar energía. A mayor temperatura, mayor será la energía irradiada en frecuencias cada vez mayores.

En el cielo hay fuentes de rayos gamma que no son de origen térmico (Misteriosos rayos gamma | pdp 18.oct.2011 | https://paolera.wordpress.com/2011/10/18/misteriosos-rayos-gamma/).
Los rayos gamma, son fotones (partículas de luz y energía) de altísima frecuencia y muy energéticos. Para que un cuerpo irradie este tipo de energía por calor, debería estar tan caliente que antes de llegar a irradiar rayos gamma, se desintegra evaporándose. En el cielo se detecta un fondo de rayos gamma y el origen de esta radiación es otro.

Hay dos teorías al respecto y ambas involucran a los rayos cósmicos.
Los rayos cósmicos son partículas atómicas que aparecen por diferentes procesos todos relacionados con radiación y eventos cataclísmicos (estrellas vigorosas y estallidos estelares). Esas partículas salen al espacio donde atraviesan campos magnéticos que las van acelerando cada vez más, como sucede en el interior de los aceleradores de partículas (Los rayos cósmicos… | pdp 1.dic.2016 | https://paolera.wordpress.com/2016/12/01/los-rayos-cosmicos-origen-y-trayectorias/).

Llegan a tener velocidades muy cercanas a la de la luz y así impactan produciendo rayos gamma.

• Pueden impactar a un fotón de menor energía. En ese proceso le entrega energía y el fotón se convierte en un fotón de radiación gamma.
• Pueden impactar partículas de material interestelar. En ese impacto aparecen otras partículas exóticas e inestables (como por ejemplo: Piones | https://es.wikipedia.org/wiki/Pion). Estas partículas exóticas viven poco tiempo y se desintegran entregando energía en rayos gamma.

Pero ese fondo de radiación gamma no se debe a la suma de las fuentes puntuales, ya que no son tantas para generar un fondo continuo de energía en rayos gamma. Estas fuentes son galaxias con núcleos activos potenciados por un agujero negro supermasivo. Los agujeros negros generan rayos cósmicos a través de sus chorros bipolares, los que se aceleran por el campo magnético del mismo agujero negro produciendo rayos gamma en la interacción con el material que rodea al agujero negro.

Mapa de fuentes puntuales de rayos gamma las que no llegan a explicar el fondo en esa radiación | NASA/DOE/Fermi LAT Collaboration.

El origen de ese fondo está en la cantidad y distribución de galaxias lejanas de cuando el Universo era muy joven. En ellas se generaron muchas estrellas masivas que al estallar produjeron rayos cósmicos. Éstos interactuaron con los tremendos campos magnéticos existentes en esas galaxias acelerándose. Luego, impactaron material interestelar generando rayos gamma.

Referencia:
A FOG OF GAMMA RAYS PERMEATES THE SKY. NOW WE KNOW WHY.| SyFyWire – BA 30.sep.2021 | Phil Plait | https://www.syfy.com/syfywire/a-fog-of-gamma-rays-permeates-the-sky-now-we-know-why

Fuentes:
Astrophysicists solve ‘empty sky’ gamma-ray mystery | ANU 16.sep.2021 | https://www.anu.edu.au/news/all-news/astrophysicists-solve-empty-sky-gamma-ray-mystery
The diffuse γ-ray background is dominated by star-forming galaxies | arXiv:2109.07598v1 [astro-ph.HE] 15 Sep 2021 | Matt A. Roth et al. | https://arxiv.org/pdf/2109.07598.pdf

pdp.