Corrientes transgalácticas alimentan la galaxia más brillante del Universo

15 noviembre, 2018

Artículo Científico Publicación de ALMA Kids

La galaxia más luminosa del Universo fue sorprendida despojando prácticamente de la mitad de su masa no a una ni dos, sino al menos a tres de sus vecinas más pequeñas, según nuevas observaciones realizadas por el Atacama Large Millimiter/submillimeter Array (ALMA) y publicadas en la revista científica Science. Como la luz de esta galaxia, conocida como W2246-0526, tardó 12.400 millones de años luz en llegar hasta nosotros, los astrónomos la ven como era cuando el Universo tenía un décimo de su edad actual.

Corrientes transgalácticas alimentan la galaxia más brillante del Universo from ALMA Observatory on Vimeo.

Las nuevas observaciones de ALMA revelaron unas claras corrientes de material que fluye desde las tres galaxias más pequeñas hacia la galaxia más grande, que fue descubierta en 2015 por la sonda espacial Wide-field Infrared Survey Explorer (WISE), de la NASA. Aunque dista mucho de ser la galaxia más grande o masiva que se conoce, tiene un brillo extraordinario, equivalente a 350 billones de Soles en el espectro infrarrojo.

Las corrientes de polvo que conectan a las galaxias entre ellas contienen prácticamente tanto material como las galaxias mismas. Estos objetos extremadamente tenues y distantes fueron detectados gracias a la increíble sensibilidad y capacidad de resolución de ALMA.

“Gracias a datos obtenidos anteriormente, sabíamos que había tres galaxias aledañas, pero no había indicios de interacción entre estas vecinas y la fuente central”, explica Tanio Díaz-Santos, de la Universidad Diego Portales, de Santiago (Chile), y autor principal del estudio. “No buscábamos un comportamiento caníbal ni tampoco nos lo esperábamos, pero esta observación detallada con el observatorio ALMA dejó todo muy claro”.

Si bien el canibalismo galáctico no es un fenómeno raro, esta es la galaxia más distante que se haya observado con dicho comportamiento, y los autores del estudio afirman desconocer la existencia de galaxias similares que se alimenten de múltiples fuentes en ese período cósmico tan temprano.

Los investigadores subrayan que la cantidad de gas devorado por W2246-0526 es suficiente para formar estrellas y alimentar su agujero negro central durante millones de años.

Sin embargo, el fuerte brillo de esta galaxia no se debe a sus estrellas, sino a un disco de gas diminuto pero increíblemente energético que se sobrecalienta a medida que cae en espiral hacia el agujero negro supermasivo. La luz de este disco de acreción extremadamente brillante es absorbida por el polvo circundante que reemite la energía en forma de luz infrarroja.

A medida que cae en el agujero negro, el material del disco de acreción genera unos poderosos chorros energéticos, conocidos como núcleos galácticos activos, que entran en colisión con el polvo circundante, un fenómeno que convierte esta galaxia en uno de los raros cuásares conocidos como galaxias calientes oscurecidas por polvo. Solo uno de cada 3.000 cuásares observados por la sonda WISE pertenece a esta categoría.

Gran parte del polvo y gas extraído de las tres galaxias más pequeñas probablemente se convierta en nuevas estrellas y alimente el agujero negro de la galaxia más grande. No obstante, la voracidad de esta galaxia podría provocar su destrucción. De los estudios realizados anteriormente se desprende que la energía del núcleo galáctico activo terminará despojando a la galaxia de buena parte (y quizás la totalidad) del combustible que permite formar estrellas.

En un estudio realizado por otro equipo se había determinado que el agujero negro en el centro de W2246-0526 tenía cerca de 4.000 millones de masas solares. La masa del agujero negro incide directamente en cuán brillante puede llegar a ser el núcleo galáctico activo, pero el estudio arrojó que WISE J2246-0526 es cerca de tres veces más brillante de lo que debería. Para explicar esta aparente contradicción se necesitarán más observaciones.

Información adicional

Los resultados de esta investigación se consignan en el artículo titulado “The Multiple Merger Assembly of a Hyper-luminous Obscured Quasar at redshift 4.6” (‘Fusión múltiple en un cuásar hiperluminoso oscurecido en el desplazamiento al rojo de 4,6’), de T. Díaz-Santos et al., publicado en la revista Science.

El equipo de investigación estuvo compuesto por T. Díaz-Santos [1], R. J. Assef [1], A. W. Blain [2], M. Aravena [1], D. Stern [3], C.-W. Tsai [4], P. Eisenhardt [3], J. Wu [5], H. Jun [6], K. Dibert [7], H. Inami [8], G. Lansbury [9] y F. Leclercq [8].

[1] Núcleo de Astronomía, Facultad de Ingeniería y Ciencias. Universidad Diego Portales, Ejército Libertador 441, Santiago, 8320000, Chile.

[2] Universidad de Leicester, Facultad de Física y Astronomía, University Road, Leicester LE1 7RH, Reino Unido.

[3] Jet Propulsion Laboratory, California Institute of Technology, 4800 Oak Grove Dr., Pasadena, CA 91109, EE. UU.

[4] Departamento de Física y Astronomía, Universidad de California, Los Ángeles, CA 90095, EE. UU.

[5] Observatorios Astronómicos Nacionales, Academia China de Ciencias, 20A Datun Road, Distrito de Chaoyang, Pekín, 100012, China.

[6] Escuela de Física, Instituto Coreano de Estudios Avanzados, 85 Hoegiro, Dongdaemun-gu, Seoul 02455, Corea.

[7] Departamento de Física, Instituto de Tecnología de Massachusetts, 77 Massachusetts Avenue, Cambridge, MA, 02139, EE. UU.

[8] Universidad de Lyon, Univ Lyon1, Escuela Normal Superior de Lyon, Centro Nacional de Investigación Científica, Centro de Investigación Astrofísica de Lyon UMR5574, F-6~9230, Saint-Genis- Laval, Francia.

[9] Instituto de Astronomía, Universidad de Cambridge, Madingley Road, Cambridge, CB3 0HA, Reino Unido.

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.

El Jet Propulsion Laboratory de la NASA, en California, administró y operó la sonda WISE para la Dirección de Misión Científica de la NASA en Washington. La sonda funcionó hasta 2011. En septiembre de 2013 fue reactivada con el nombre NEOWISE y una nueva misión dedicada a ayudar a la NASA a identificar objetos cercanos a la Tierra que pudieran representar algún peligro.

Imágenes

Imagen de ALMA de W2246-0526 y sus compañeras que la alimentan a través de enormes corrientes de material. Crédito: T. Diaz-Santos et al.; N. Lira; ALMA (ESO/NAOJ/NRAO).

Imagen de ALMA de W2246-0526 y sus compañeras que la alimentan a través de enormes corrientes de material. Crédito: T. Diaz-Santos et al.; N. Lira; ALMA (ESO/NAOJ/NRAO).

 

Imagen de ALMA muestra como W2246-0526 está siendo alimentada por tres galaxias compañeras (C1, C2 y C3) a través de flujos transgalácticos: una gran cola de marea, marcada en verde, conecta C2 con la galaxia principal; las otras dos galaxias (C1 y C3) están conectadas a W2246-0526 por puentes de polvo. Crédito: T. Díaz-Santos et al .; N. Lira; ALMA (ESO / NAOJ / NRAO).

Imagen de ALMA muestra como W2246-0526 está siendo alimentada por tres galaxias compañeras (C1, C2 y C3) a través de flujos transgalácticos: una gran cola de marea, marcada en verde, conecta C2 con la galaxia principal; las otras dos galaxias (C1 y C3) están conectadas a W2246-0526 por puentes de polvo. Crédito: T. Díaz-Santos et al .; N. Lira; ALMA (ESO / NAOJ / NRAO).

 

Esta animación muestra en azul el campo de visión del Telescopio Espacial Hubble en la misma zona del cielo en que ALMA observó (en rojo y amarillo) el sistema de galaxias W2246-0526. La gran galaxia en azul que observa Hubble se encuentra mucho más cerca de la Tierra que el sistema estudiado y por lo tanto no es parte de este estudio. La animación muestra claramente como ALMA logra revelar estructuras que en el óptico sería imposible de observar. Crédito: T. Diaz-Santos et al; / Hubble Space Telescope / N. Lira – ALMA (ESO/NAOJ/NRAO).

Esta animación muestra en azul el campo de visión del Telescopio Espacial Hubble en la misma zona del cielo en que ALMA observó (en rojo y amarillo) el sistema de galaxias W2246-0526. La gran galaxia en azul que observa Hubble se encuentra mucho más cerca de la Tierra que el sistema estudiado y por lo tanto no es parte de este estudio. La animación muestra claramente como ALMA logra revelar estructuras que en el óptico sería imposible de observar. Crédito: T. Diaz-Santos et al; / Hubble Space Telescope / N. Lira – ALMA (ESO/NAOJ/NRAO).

 

Interpretación artística de W2246-0526, la galaxia conocida más luminosa del Universo, y sus tres compañeras. Crédito: NRAO/AUI/NSF, S. Dagnello.

Interpretación artística de W2246-0526, la galaxia conocida más luminosa del Universo, y sus tres compañeras. Crédito: NRAO/AUI/NSF, S. Dagnello.