Detectan “selva molecular” en galaxia incubadora de estrellas

6 noviembre, 2017

Un equipo de astrónomos encontró un rico depósito molecular en el corazón de una galaxia incubadora de estrellas gracias al Atacama Large Millimeter/submillimeter (ALMA). De las ocho nubes identificadas en el centro de la galaxia NGC 253, una presenta una composición química muy compleja, mientras que las demás carecen de muchos elementos. Esta riqueza y diversidad química aporta información sobre la naturaleza de la galaxia.

Ryo Ando, estudiante de posgrado de la Universidad de Tokio, y sus colegas observaron la galaxia NGC 253 y, por primera vez, acotaron los fenómenos de formación estelar de esta galaxia a una nube molecular de aproximadamente 30 años luz de extensión. De esa forma, identificaron ocho enormes nubes de polvo alineadas con el centro de la galaxia.

“Gracias a su resolución y sensibilidad sin precedentes, ALMA nos reveló la estructura de las nubes en detalle”, señala Ando, autor principal de un artículo publicado en The Astrophysical Journal. “Para mi sorpresa, cada nube de gas resultó tener características químicas únicas a pesar de que todas tienen tamaños y masas similares”.

Como las diferentes moléculas emiten ondas de radio en diferentes frecuencias, los astrónomos analizaron sus señales de radio con precisión para estudiar la composición química de estas distantes nubes. Así, identificaron señales de moléculas como el formaldehído (H2CO), el ácido cianhídrico (HCN) y muchas moléculas orgánicas.

Una de las nubes destacó por su composición química particularmente rica, pues los investigadores identificaron en ella las huellas de 19 moléculas diferentes, como el tioformaldehído (H2CS), el propino (CH3CCH) y moléculas orgánicas complejas como el metanol (CH3OH) y el ácido acético (CH3COOH). “Los datos están llenos de señales de moléculas diferentes”, afirma Ando. “Es como una selva de moléculas”.

En nuestra Vía Láctea se han encontrado muchas “selvas moleculares” como esta, pero es la primera vez que se detecta una fuera de nuestra galaxia. Los investigadores sostienen que esta selva molecular es un conjunto denso y tibio de envoltorios que recubren estrellas jóvenes y brillantes. El envoltorio de gas es calentado desde dentro por cientos de estrellas jóvenes, y en él se producen numerosas reacciones químicas mediante las cuales se forman distintas moléculas.

La galaxia con brotes de formación estelar NGC 253 y el espectro de radio obtenido con ALMA. ALMA detectó señales de radio de 19 moléculas diferentes en el centro de esta galaxia. Créditos: ESO/J. Emerson/VISTA, ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), Ando et al. Agradecimientos: Cambridge Astronomical Survey Unit.

La galaxia con brotes de formación estelar NGC 253 y el espectro de radio obtenido con ALMA. ALMA detectó señales de radio de 19 moléculas diferentes en el centro de esta galaxia. Créditos: ESO/J. Emerson/VISTA, ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), Ando et al. Agradecimientos: Cambridge Astronomical Survey Unit.

Lo curioso es que la cantidad de señales químicas cambia de una nube a otra. De hecho, una de las ocho nubes tiene una composición química muy simple, aunque se encuentra a pocos años luz de la nube más compleja. Es la primera vez que se observa tamaña diversidad de nubes incubadoras, y el hallazgo podría ser clave para entender el proceso de formación estelar de la galaxia.

NGC 253 es una galaxia incubadora de estrellas —o galaxia con brotes de formación estelar— prototípica. Se encuentra a 11 millones de años luz de nosotros, en la constelación del Escultor. Las galaxias con brotes de formación estelar han sido las principales responsables de los procesos de formación estelar y de evolución galáctica en toda la historia del Universo. De ahí que sea tan importante entender exactamente qué sucede en su interior.

Artículo y equipo de investigación

Los resultados de este estudio se publicaron en el artículo de Ando et al. titulado “Diverse nuclear star-forming activities in the heart of NGC 253 resolved with 10-pc-scale ALMA images” (‘Actividades de formación estelar nuclear diversas en el corazón de NGC 253 resueltas con imágenes a escala de 10 pársecs’) en The Astrophysical Journal en noviembre de 2017.

Los miembros del equipo de investigación son:

Ryo Ando (Universidad de Tokio), Kouichiro Nakanishi (Observatorio Astronómico Nacional de Japón/SOKENDAI), Kotaro Kohno (Universidad de Tokio), Takuma Izumi (Observatorio Astronómico Nacional de Japón/Universidad de Tokio), Sergio Martín (Organización Europea para la Investigación Astronómica en el Hemisferio Austral/Joint ALMA Observatory), Nanase Harada (Instituto de Astronomía y Astrofísica Academia Sinica), Shuro Takano (Universidad Nihon), Nario Kuno (Universidad de Tsukuba), Naomasa Nakai (Universidad de Tsukuba), Hajime Sugai (Universidad de Tokio), Kazuo Sorai (Universidad de Hokkaido), Tomoka Tosaki (Universidad de Educación de Joetsu), Kazuya Matsubayashi (Observatorio Astronómico Nacional de Japón), Taku Nakajima (Universidad de Nagoya), Yuri Nishimura (Universidad de Tokio/Observatorio Astronómico Nacional de Japón) y Yoichi Tamura (Universidad de Nagoya/Universidad de Tokio).

La investigación fue financiada con becas de la Sociedad Japonesa para el Fomento de la Ciencia (números 15K05035 y 25247019).

Información adicional

El Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), una instalación astronómica internacional, es una asociación entre el Observatorio Europeo Austral (ESO), la Fundación Nacional de Ciencia de EE. UU. (NSF) y los Institutos Nacionales de Ciencias Naturales de Japón (NINS) en cooperación con la República de Chile. ALMA es financiado por ESO en representación de sus estados miembros, por NSF en cooperación con el Consejo Nacional de Investigaciones de Canadá (NRC) y el Consejo Nacional de Ciencia de Taiwán (NSC), y por NINS en cooperación con la Academia Sinica (AS) de Taiwán y el Instituto de Ciencias Astronómicas y Espaciales de Corea del Sur (KASI).

La construcción y las operaciones de ALMA son conducidas por ESO en nombre de sus estados miembros; por el Observatorio Radioastronómico Nacional (NRAO), gestionado por Associated Universities, Inc. (AUI), en representación de Norteamérica; y por el Observatorio Astronómico Nacional de Japón (NAOJ) en nombre de Asia del Este. El Joint ALMA Observatory (JAO) tiene a su cargo la dirección general y la gestión de la construcción, así como la puesta en marcha y las operaciones de ALMA.