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Científicos descubren el “motor” de dos galaxias en fusión

Aproximadamente a 500 millones de años luz de distancia, cerca de la constelación de Delphinus, dos galaxias están colisionando. Conocida como galaxia en fusión IIZw096, el fenómeno luminoso está oscurecido por el polvo cósmico, pero los investigadores identificaron por primera vez una fuente de luz brillante y energética hace 12 años. Ahora, con un telescopio más avanzado, el equipo ha identificado la ubicación precisa de lo que han denominado el “motor” de la galaxia en fusión.

Los resultados se publicaron el 15 de noviembre de 2022 en The Astrophysical Journal Letters.

“El Telescopio Espacial James Webb nos ha traído vistas completamente nuevas del universo gracias a que tiene la resolución espacial y sensibilidad más alta en el infrarrojo”, dijo la autora correspondiente Hanae Inami, profesora asistente en el Centro de Ciencias Astrofísicas de Hiroshima de la Universidad de Hiroshima. “Queríamos encontrar el ‘motor’ que alimenta este sistema de galaxias en fusión. Sabíamos que esta fuente estaba profundamente oculta por el polvo cósmico, por lo que no podíamos usar luz visible o ultravioleta para encontrarla. Solo en el infrarrojo medio, observado con el Telescopio Espacial James Webb, vemos ahora que esta fuente eclipsa todo lo demás en estas galaxias en fusión”.


Identifican el “motor” de una misteriosa luz intergaláctica superpoderosaCRÉDITOS: HANAE INAMI/UNIVERSIDAD DE HIROSHIMA.

A medida que las galaxias se fusionan, sus estrellas, planetas y otros constituyentes pueden chocar entre sí, los escombros sirven como forraje para nuevos episodios celestes. La mayoría de estas colisiones galácticas solo emiten luz infrarroja, que tiene longitudes de onda más largas que la luz visible para los humanos y está más allá del alcance de la percepción humana. En 2010, utilizando el Telescopio Espacial Spitzer, el mismo equipo descubrió que el sistema de fusión estaba dominado por la emisión infrarroja brillante. Los investigadores pudieron medir la potencia del motor, la fuente de tal brillo, pero no pudieron identificar su ubicación exacta debido a la resolución limitada del telescopio.

Con el Telescopio Espacial James Webb, descubrieron que este motor es responsable de la mayor parte de la emisión de infrarrojo medio, que representa hasta el 70% de la emisión infrarroja total del sistema. También encontraron que la fuente tiene un radio no mayor de 570 años luz, una pequeña fracción del tamaño del sistema de fusión, que tiene unos 65.000 años luz de diámetro. Esto indica que la energía está confinada a un espacio pequeño, según el coautor Thomas Bohn de la Universidad de Hiroshima.

“Es intrigante que esta fuente compacta, lejos de los centros galácticos, domine la luminosidad infrarroja del sistema”, dijo Bohn.

Según Bohn, esta fuente hace una contribución significativa a la fusión de galaxias a pesar de estar en las afueras, como una mota de pimienta en la clara de un huevo frito.

“Queremos saber qué potencia esta fuente: ¿es un estallido estelar o un agujero negro masivo?” Preguntó Inami. “Usaremos espectros infrarrojos tomados con el Telescopio Espacial James Webb para investigar esto. También es inusual que el ‘motor’ se encuentre fuera de las partes principales de las galaxias que se fusionan, por lo que exploraremos cómo esta poderosa fuente terminó allí”.

El coautor Jason Surace, del Instituto de Tecnología de California, dijo que el hallazgo respalda la comprensión más recientemente desarrollada del universo y cómo cambia.

“Las últimas décadas, impulsadas por nuevas observaciones, en su mayoría basadas en el espacio en el infrarrojo, han demostrado que el universo es un lugar sorprendentemente dinámico y violentamente cambiante”, dijo Surace. “En tiempos pasados, se pensaba que las galaxias, las cosas más grandes que conocíamos, simplemente giraban esencialmente inmutables, como templos celestiales en los cielos”.

Además de identificar la ubicación del motor, los investigadores encontraron 12 “grupos” de luz. Si bien algunos de estos fueron revelados previamente por las capacidades de infrarrojo cercano del Telescopio Espacial Hubble, cinco fueron detectados recientemente con el Telescopio Espacial James Webb. Estos, dijo Inami, están emitiendo colores infrarrojos medios que sugieren que están formando estrellas.

“Las imágenes del infrarrojo medio del Telescopio Espacial James Webb descritas en este documento revelaron un aspecto oculto de la galaxia IIZw096 en fusión y abrieron una puerta hacia la identificación de fuentes muy oscurecidas por el polvo que no se pueden encontrar en longitudes de onda más cortas”, dijo Inami. “Las futuras observaciones espectroscópicas planificadas de IIZw096 proporcionarán información adicional sobre la naturaleza del polvo, el gas ionizado y el gas molecular caliente en y alrededor de la región perturbada de esta galaxia luminosa en fusión”.

Este trabajo se llevó a cabo como parte del Programa JWST Early Release Science (ERS) del proyecto Great Observatory All-sky LIRG Survey (GOALS), que se dirige a cuatro galaxias locales en fusión, incluida IIZw096.

Referencia: Materiales proporcionados por la Universidad de Hiroshima. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.

Hanae Inami, Jason Surace, Lee Armus, Aaron S. Evans, Kirsten L. Larson, Loreto Barcos-Munoz, Sabrina Stierwalt, Joseph M. Mazzarella, George C. Privon, Yiqing Song, Sean T. Linden, Christopher C. Hayward, Torsten Böker, Vivian U, Thomas Bohn, Vassilis Charmandaris, Tanio Diaz-Santos, Justin H. Howell, Thomas Lai, Anne M. Medling, Jeffrey A. Rich, Susanne Aalto, Philip Appleton, Michael J. I. Brown, Shunshi Hoshioka, Kazushi Iwasawa, Francisca Kemper, David Law, Matthew A. Malkan, Jason Marshall, Eric J. Murphy, David Sanders, Paul van der Werf. GOALS-JWST: Desvelando fuentes compactas polvorientas en la galaxia de fusión IIZw096. The Astrophysical Journal Letters, 2022; 940 (1): L6 DOI: 10.3847/2041-8213/ac9389

Portada: Fusión del par de galaxias IIZw096 Crédito de la imagen: ESA/Webb , NASA y CSA, L. Armus, A. Evans

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