Las ondas de choque creadas por una colisión entre las galaxias del Quinteto de Stephan y una galaxia intrusa están impulsando procesos extraños en el medio intergaláctico, las tenues nubes de plasma de hidrógeno cálido a caliente que existen en el espacio entre las galaxias.
Las nuevas observaciones realizadas con el Telescopio Espacial James Webb (Webb o JWST) y el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) proporcionaron a los astrónomos una buena vista de la galaxia intrusa NGC 7318b a medida que se abre paso violentamente en este grupo de galaxias a una distancia relativa velocidad de alrededor de 1,8 millones de mph (aproximadamente 800 kilómetros por segundo). Eso es lo suficientemente rápido como para viajar de la Tierra a la Luna y viceversa en poco más de 15 minutos.
b Space Telescope (JWST) descubrió una planta de reciclaje de gas de hidrógeno molecular cálido y frío en el Quinteto de Stephan, y está provocando que sucedan cosas misteriosas (Crédito de la imagen: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), M. Weiss (NRAO/AUI/NSF))
Esta violenta invasión del Quinteto de Stephan está desencadenando una onda de choque varias veces más grande que la Vía Láctea que se propaga a través del plasma interestelar y pone en marcha una «planta de reciclaje» de gas de hidrógeno molecular cálido y frío entre las cinco galaxias. Además, los astrónomos encontraron una nube gigante de gas que se deshacía para formar una «niebla» menos densa de gas cálido; las observaciones de JWST/ALMA también muestran una cola de gas caliente formándose a partir de lo que podría ser una colisión entre dos nubes, e incluso la formación de una nueva galaxia.
El descubrimiento de estos fenómenos podría ayudar a los científicos a comprender mejor cómo la turbulencia influye en el medio intergaláctico y cómo las colisiones afectan la formación de estrellas y la evolución de las galaxias en general.
«Cuando este intruso choca contra el grupo, choca con una vieja columna de gas que probablemente fue causada por una interacción previa entre dos de las otras galaxias, y está provocando la formación de una onda de choque gigante», Philip Appleton, astrónomo principal del proyecto. y el científico principal del Centro de Análisis y Procesamiento de Infrarrojos (IPAC) de Caltech, dijo en un comunicado. (se abre en una pestaña nueva)
«A medida que la onda de choque pasa a través de esta serpentina grumosa, está creando una capa de enfriamiento altamente turbulenta o inestable, y es en las regiones afectadas por esta actividad violenta donde estamos viendo estructuras inesperadas y el reciclaje de gas de hidrógeno molecular», dijo Appleton. dicho. «Esto es importante porque el hidrógeno molecular forma la materia prima que finalmente puede formar estrellas, por lo que comprender su destino nos dará más información sobre la evolución del Quinteto de Stephan y las galaxias en general».
Ubicado a unos 270 millones de años luz de la Tierra en la constelación de Pegaso, el Quinteto de Stephan está compuesto por las galaxias NGC 7317, NGC 7318a, NGC 7318b, NGC 7319 y NGC 7320. Las cinco galaxias han demostrado ser el laboratorio ideal para estudiar las interacciones galácticas. , incluidas las colisiones violentas, y cómo estas interacciones influyen en sus entornos.
Pero el Quinteto de Stephan difiere de otros sitios de colisiones galácticas porque estas fusiones generalmente desencadenan episodios de intensa formación estelar, lo que no ocurre en estas cinco galaxias. En cambio, en Stephan’s Quintet, la turbulencia de estas colisiones galácticas se siente en el medio intergaláctico, donde no hay suficiente materia prima para desencadenar el nacimiento de estrellas.
Esto significa que la formación estelar no oculta la turbulencia provocada por la colisión, lo que significa que los astrónomos obtienen una vista clara de NGC 7318b a medida que irrumpe rápidamente en el Quinteto de Stephan.
Aprovechando esta oportunidad, Appleton y el equipo se acercaron a tres regiones clave en el Quinteto de Stephan usando ALMA, un interferómetro astronómico de 66 radiotelescopios en la región del desierto de Atacama en el norte de Chile. Las observaciones permitieron a los astrónomos construir la primera imagen clara de cómo se mueve y se forma continuamente el gas de hidrógeno.
«El poder de ALMA es obvio en estas observaciones, proporcionando a los astrónomos nuevos conocimientos y una mejor comprensión de estos procesos previamente desconocidos», dijo Joe Pesce, oficial del programa ALMA en la Fundación Nacional de Ciencias de EE. UU., en la misma declaración.
Investigando tres regiones de turbulencia
En el corazón de la onda de choque principal, una región denominada Campo 6, una nube gigante de moléculas frías se está descomponiendo y transformando en una cola de hidrógeno molecular cálido. A medida que continúan los mismos procesos, el hidrógeno se recicla a través de las mismas fases de temperatura repetidamente.
«Lo que estamos viendo es la desintegración de una nube gigante de moléculas frías en un gas súper caliente y, curiosamente, el gas no sobrevive al impacto, simplemente pasa por fases cálidas y frías», dijo Appleton. «Todavía no comprendemos completamente estos ciclos, pero sabemos que el gas se está reciclando porque la longitud de la cola es más larga que el tiempo que tardan en destruirse las nubes de las que está hecho».
Esta «planta de reciclaje» de hidrógeno no es el único fenómeno extraño que desencadenan estas ondas de choque. En una región llamada Campo 5, el equipo detectó dos nubes frías de gas unidas por una corriente de gas de hidrógeno molecular cálido. Una de las nubes tiene forma de bala y atraviesa este filamento, dando lugar a una estructura en forma de anillo.
«Una nube molecular que atraviese el gas intergaláctico y deje estragos a su paso puede ser rara y aún no completamente comprendida», dijo Bjorn Emonts, astrónomo del Observatorio Nacional de Radioastronomía (NRAO) y co-investigador del proyecto, en el misma declaración. «
Pero nuestros datos muestran que hemos dado el siguiente paso en la comprensión del comportamiento impactante y el ciclo de vida turbulento de las nubes de gas molecular en el Quinteto de Stephan».
De las regiones investigadas por el equipo, el Campo 4 parece ser el más «normal» y sereno, albergando un entorno menos turbulento que ha visto colapsar el gas de hidrógeno para desencadenar la creación de un disco de estrellas. El equipo cree que esto marca el comienzo de la formación de una pequeña galaxia enana en el Campo 4.
«En el Campo 4, es probable que las grandes nubes preexistentes de gas denso se hayan vuelto inestables debido al choque y se hayan colapsado para formar nuevas estrellas como esperamos», dijo Pierre Guillard, investigador del Institut d’Astrophysique de Paris. en Francia y co-investigador del proyecto, dijo en el mismo comunicado. «La onda de choque en el medio intergaláctico del Quinteto de Stephan ha formado tanto gas molecular frío como el que tenemos en nuestra propia Vía Láctea y, sin embargo, forma estrellas a un ritmo mucho más lento de lo esperado».
Guillard cree que estas nuevas observaciones tienen implicaciones significativas para los modelos teóricos del impacto de la turbulencia en el universo. Sin embargo, agregó que se necesitará trabajo adicional para comprender el efecto de la turbulencia de alto nivel y cómo se mezclan el gas frío y el caliente.
Si bien las imágenes del JWST del quinteto de Stephan combinadas con las observaciones de ALMA brindaron una gran cantidad de información sobre la relación entre los gases de hidrógeno ionizados, moleculares cálidos y fríos tras la onda de choque gigante, el equipo tendrá que recurrir a los datos espectroscópicos para llegar a una conclusión más precisa. completo conocimiento de la región.
«Estas nuevas observaciones nos han dado algunas respuestas, pero finalmente nos mostraron cuánto aún no sabemos», dijo Appleton. «Si bien ahora tenemos una mejor comprensión de las estructuras de gas y el papel de la turbulencia en su creación y mantenimiento, las futuras observaciones espectroscópicas rastrearán los movimientos del gas a través del efecto doppler, nos dirán qué tan rápido se mueve el gas caliente, nos permitirán para medir la temperatura del gas caliente y ver cómo las ondas de choque enfrían o calientan el gas. Esencialmente, tenemos un lado de la historia. Ahora es el momento de entender el otro».
Los hallazgos del equipo se presentaron en la reunión 241 de la Sociedad Astronómica Estadounidense el lunes (9 de enero).
Con información de Space.com
