En las regiones más extremas del Universo, se están matando galaxias. Su formación estelar se está cerrando y los astrónomos quieren saber por qué.
El primer gran proyecto liderado por Canadá en uno de los principales telescopios del mundo espera hacer precisamente eso. El nuevo programa, llamado Encuesta de Virgo Entorno trazado en monóxido de carbono (VERTICO), está investigando, en brillante detalle, cómo las galaxias son asesinadas por su entorno.
Como investigador principal de VERTICO, lidero un equipo de 30 expertos que están utilizando la matriz de gran milímetro de Atacama (ALMA) para mapear el gas de hidrógeno molecular, el combustible del que se hacen las nuevas estrellas, a alta resolución en 51 galaxias en nuestro cúmulo de galaxias más cercano, llamado Racimo De Virgo.
Encargado en 2013 a un costo de US $ 1.4 mil millones, ALMA es un conjunto de antenas de radio conectadas a una altitud de 5.000 metros en el desierto de Atacama, en el norte de Chile.
El proyecto astronómico terrestre más grande que existe, ALMA es el telescopio de longitud de onda milimétrica más avanzado jamás construido e ideal para estudiar las nubes de gas frío denso a partir del cual se forman nuevas estrellas, que no se pueden ver con luz visible.
Los grandes programas de investigación de ALMA como VERTICO están diseñados para abordar problemas científicos estratégicos que conducirán a un avance o avance importante en el campo.
Cúmulos de galaxias
Donde las galaxias viven en el Universo y cómo interactúan con su entorno (el medio intergaláctico que las rodea) y entre sí son las principales influencias en su capacidad para formar estrellas. Pero, precisamente, cómo este supuesto entorno dicta la vida y muerte de las galaxias sigue siendo un misterio.
Cúmulos de galaxias son los entornos más masivos y más extremos del Universo, que contienen muchos cientos o incluso miles de galaxias.
Donde tiene masa, también tiene gravedad y las enormes fuerzas gravitacionales presentes en los cúmulos aceleran las galaxias a grandes velocidades, a menudo miles de kilómetros por segundo, y sobrecalienta el plasma entre las galaxias a temperaturas tan altas que brilla con luz de rayos X.
En los interiores densos e inhóspitos de estos cúmulos, las galaxias interactúan fuertemente con su entorno y entre sí. Son estas interacciones las que pueden matar, o apagar, su formación estelar.
Comprender qué mecanismos de enfriamiento apagan la formación de estrellas y cómo lo hacen es el foco principal de la investigación de la colaboración VERTICO.
El ciclo de vida de las galaxias.
A medida que las galaxias caen a través de cúmulos, el plasma intergaláctico puede eliminar rápidamente su gas en un proceso violento llamado extracción de presión de carnero. Cuando eliminas el combustible para la formación de estrellas, efectivamente matas la galaxia, convirtiéndola en un objeto muerto en el que no se forman nuevas estrellas.
Además, la alta temperatura de los cúmulos puede detener el enfriamiento y la condensación de gas caliente en las galaxias. En este caso, el gas en la galaxia no es eliminado activamente por el medio ambiente, sino que se consume a medida que forma estrellas.
Este proceso conduce a un apagado lento e inexorable en la formación de estrellas conocida, de alguna manera mórbida, como inanición o estrangulamiento.
Si bien estos procesos varían considerablemente, cada uno deja una huella única e identificable en el gas de formación estelar de la galaxia. Unir estas impresiones para formar una imagen de cómo los cúmulos impulsan los cambios en las galaxias es un enfoque principal de la colaboración de VERTICO.
Sobre la base de décadas de trabajo Para proporcionar información sobre cómo el entorno impulsa la evolución de las galaxias, nuestro objetivo es agregar una nueva pieza crítica del rompecabezas.
Un caso de estudio ideal
El Virgo Cluster es un lugar ideal para un estudio tan detallado del medio ambiente. Es nuestro cúmulo de galaxias masivo más cercano y está en proceso de formación, lo que significa que podemos obtener una instantánea de las galaxias en diferentes etapas de sus ciclos de vida. Esto nos permite construir una imagen detallada de cómo se cierra la formación de estrellas en las galaxias en racimo.
Se han observado galaxias en el cúmulo de Virgo en casi todas las longitudes de onda del espectro electromagnético (por ejemplo, radio, óptico y ultravioleta luz), pero todavía no existen observaciones del gas de formación estelar (realizado a longitudes de onda milimétricas) con la sensibilidad y resolución requeridas.
Como una de las mayores encuestas de galaxias en ALMA hasta la fecha, VERTICO proporcionará mapas de alta resolución de gas de hidrógeno molecular, el combustible bruto para la formación de estrellas, para 51 galaxias.
Con los datos de ALMA para esta gran muestra de galaxias, será posible revelar exactamente qué mecanismos de enfriamiento, extracción de presión de ram o inanición, están matando a las galaxias en entornos extremos y cómo.
Al mapear el gas formador de estrellas en las galaxias que son ejemplos de pistolas humeantes de enfriamiento controlado por el medio ambiente, VERTICO avanzará en nuestra comprensión actual de cómo evolucionan las galaxias en las regiones más densas del Universo.
Toby Brown, Post Doctorado en Astrofísica, Universidad McMaster.
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