Astrónomos identifican el misterioso ‘motor’ de una luz intergaláctica superpoderosa : Heaven32

Una brillante luz infrarroja que emana de dos galaxias en proceso de fusión acaba de ser sacada de su escondite.

Utilizando el JWST, los astrónomos han señalado la ubicación exacta de la luz, detrás de una gruesa pared de polvo que la oscurece en otras longitudes de onda. Aún se desconoce lo que está produciendo la luz, pero reducir su ubicación ayudará a descubrir qué es y cómo brilla mucho más de lo esperado.

“El Telescopio Espacial James Webb nos ha brindado vistas completamente nuevas del Universo gracias a que tiene la mayor resolución espacial y sensibilidad en el infrarrojo”. dice la astrofísica Hanae Inami del Centro de Ciencias Astrofísicas de Hiroshima de la Universidad de Hiroshima en Japón.

“Queríamos encontrar el ‘motor’ que impulsa este sistema de fusión de galaxias. Sabíamos que esta fuente estaba profundamente oculta por el polvo cósmico, por lo que no podíamos usar la luz visible o ultravioleta para encontrarla. Solo en el infrarrojo medio, observado con el telescopio espacial James Webb, ahora vemos que esta fuente eclipsa todo lo demás en estas galaxias fusionadas”.

Aunque el Universo es en su mayor parte espacio vacío, las fusiones entre galaxias no son infrecuentes. Las galaxias masivas son atraídas juntas por la inexorable atracción de la gravedad, combinándose para formar galaxias más grandes.

Ni siquiera es algo remoto que solo le sucede a otras galaxias en otros lugares: la Vía Láctea en sí misma es un monstruo cósmico de Frankenstein, parcialmente formado por todas las otras galaxias que ha incluido durante sus miles de millones de años de vida.

Se han encontrado muchos ejemplos de fusiones galácticas en varias etapas en el Universo más amplio, pero es un proceso lento que puede llevar de millones a miles de millones de años.

Los científicos tienen que tomar los ejemplos que tenemos y reconstruir la línea de tiempo a su alrededor, como un solo cuadro de una película, y los únicos otros ejemplos son cuadros únicos de películas similares, pero diferentes. Es un trabajo minucioso, pero es una de las mejores herramientas que tenemos para comprender las fusiones de galaxias.

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También sabemos, por la luz emitida por estas fusiones, que son bastante animadas. Aunque las galaxias son en su mayoría espacio, las estrellas pueden chocar entre sí o interactuar gravitacionalmente para interrumpir las órbitas de las demás.

Las nubes de gas de formación estelar entre las estrellas también pueden chocar entre sí, generando choques que pueden desencadenar ondas furiosas de formación estelar conocidas como estallidos estelares, visibles como luz infrarroja que brilla en las nubes de polvo.

Esto es lo que los científicos esperaban ver cuando cambiaron el infrarrojo Telescopio espacial Spitzer a una fusión de galaxias a 500 millones de años luz de distancia llamada IIZw096 en 2010.

En cambio, encontraron una luz infrarroja brillante que brillaba en medio de la colisión en curso. Desafortunadamente, Spitzer no ofrecía una resolución lo suficientemente alta para encontrar la ubicación exacta de la fuente de luz, y el misterio tuvo que dejarse de lado.

Eso se debe a que las longitudes de onda más largas de la luz infrarroja no dispersan el polvo como lo hacen las longitudes de onda más cortas, y Spitzer fue de primera línea en su tiempo, por lo que ningún otro telescopio tenía la esperanza de acercarse. Luego llegó el JWST, e Inami y sus colegas fueron a mirar más de cerca.

El brillo brillante es mucho más detallado en los datos de JWST que Spitzer. (Hanae Inami/Universidad de Hiroshima)

Descubrieron que la fuente constituye alrededor del 70 por ciento de la luz del infrarrojo medio emitida por las galaxias en fusión. Además, aunque las dos galaxias juntas abarcan unos 65.000 años luz, la fuente infrarroja tiene un radio máximo de 570 años luz. Esto sugiere que la fuente de emisión es muy compacta.

Sabemos que el material alrededor de un agujero negro activo emite mucha luz y que los agujeros negros supermasivos en los centros de las galaxias pueden fusionarse cuando se encuentran en el centro de la fusión. Pero la ubicación de la luz es peculiar; no está en el centro de ninguna de las galaxias donde normalmente esperaría encontrar un agujero negro de este tipo.

“Queremos saber qué alimenta esta fuente: ¿es un estallido estelar o un agujero negro masivo?” Inami dice.

“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 en fusión, por lo que exploraremos cómo esta poderosa fuente terminó allí”.

Las 12 fuentes de luz consistentes con la actividad de estallido estelar. (Inami et al., ApJL, 2023)

Los investigadores también identificaron 12 fuentes más pequeñas de luz infrarroja media en los datos del JWST, agrupadas alrededor del “motor” brillante. Algunos de esos grupos más pequeños se habían visto antes en los datos del infrarrojo cercano del Hubble, pero cinco de ellos eran nuevos.

Son menos misteriosos, el perfil de luz se ajusta a la actividad de los estallidos estelares, pero indican que algo energético está sucediendo en el punto donde se encuentran las dos galaxias.

Los investigadores esperan que el análisis futuro conduzca a una identificación de la fuente de la luz misteriosamente brillante. Mientras tanto, están planeando más observaciones para ayudar a caracterizar el polvo y el gas en y alrededor de la peculiar colisión en curso.

La investigación ha sido publicada en Las cartas del diario astrofísico.

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