Los cartógrafos cósmicos mapean el Universo cercano que revela la diversidad de galaxias formadoras de estrellas

Un estudio revela que la composición y el ciclo de vida de las nubes de formación de estrellas dependen de la ubicación.

Usando el Atacama Large Millimeter / submillimeter Array (ALMA), los científicos completaron un censo de casi 100 galaxias en el Universo cercano, mostrando sus comportamientos y apariencias. Los científicos compararon los datos de ALMA con los del telescopio espacial Hubble, que se muestra aquí en forma compuesta. La encuesta concluyó que, contrariamente a la opinión científica popular, los viveros estelares no se ven ni actúan de la misma manera. De hecho, como se muestra aquí, son tan diferentes como los vecindarios, ciudades, regiones y países que conforman nuestro propio mundo.
Crédito: ALMA (ESO / NAOJ / NRAO) / PHANGS, S. Dagnello (NRAO)
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Un equipo de astrónomos que utiliza el Atacama Large Millimeter / submillimeter Array (ALMA) ha completado el primer censo de nubes moleculares en el Universo cercano. Reveló que, contrariamente a la opinión científica anterior, estos viveros estelares no se ven ni actúan de la misma manera. De hecho, son tan diversos como las personas, los hogares, los vecindarios y las regiones que componen nuestro propio mundo.  

El proyecto PHANGS: sondeo óptico y milimétrico de las nubes moleculares en galaxias cercanas

Las estrellas se forman a partir de nubes de polvo y gas llamadas nubes moleculares o viveros estelares. Cada vivero estelar del Universo puede formar miles o incluso decenas de miles de nuevas estrellas durante su vida. Entre 2013 y 2019, los astrónomos del proyecto PHANGS realizaron el primer estudio sistemático de 100.000 viveros estelares en 90 galaxias del Universo cercano. El objetivo fue comprender mejor cómo se conectan con sus galaxias progenitoras. PHANGS es la sigla de ‘Physics at High Angular Resolution in Nearby GalaxieS’, ‘Física en Alta Resolución Angular en Galaxias Cercanas’.

“Solíamos pensar que todos los viveros estelares en todos las galaxias deben verse más o menos igual. Sin embargo, este sondeo ha revelado que este no es el caso, y los viveros estelares cambian de un lugar a otro”, dijo Adam Leroy. Él es Profesor Asociado de Astronomía en la Universidad Estatal de Ohio (OSU) y autor principal del artículo que presenta el sondeo PHANGS ALMA. “Esta es la primera vez que tomamos imágenes de ondas milimétricas de muchas galaxias cercanas que tienen la misma nitidez y calidad que las imágenes ópticas. Mientras que las imágenes ópticas nos muestran la luz de las estrellas, estas nuevas e innovadoras imágenes nos muestran las nubes moleculares que forman esas estrellas”.

Una comparación útil para entender el planteo de la investigación

Los científicos compararon estos cambios con la forma en que las personas, casas, vecindarios y ciudades exhiben características similares. Pero cambian de una región a otra y de un país a otro.

“Para entender cómo se forman las estrellas, necesitamos relacionar el nacimiento de una sola estrella con su lugar en el Universo. Es como vincular a una persona con su hogar, vecindario, ciudad y región. Si una galaxia representa una ciudad, entonces hacemos la siguiente comparación. El vecindario es el brazo espiral, la casa la unidad de formación de estrellas y las galaxias cercanas son ciudades vecinas regionales”, dijo Eva Schinnerer. Ella es astrónoma del Instituto Max Planck de Astronomía (MPIA) e Investigadora Principal de la colaboración PHANGS. «Estas observaciones nos han enseñado que el ‘vecindario’ tiene efectos pequeños pero pronunciados sobre dónde y cuántas estrellas nacen».

Para comprender mejor la formación de estrellas en diferentes tipos de galaxias, el equipo observó similitudes y diferencias en ciertas características de las galaxias. Las buscó en las propiedades de los gases moleculares. También en los procesos de formación de estrellas de los discos de galaxias, barras estelares, brazos espirales y centros de galaxias. Confirmaron que la ubicación, o vecindario, juega un papel fundamental en la formación de estrellas.

“Mapeamos diferentes tipos de galaxias y la diversa gama de entornos que existen dentro de las galaxias. De ese manera estamos rastreando toda la gama de condiciones bajo las cuales las nubes de gas formadoras de estrellas viven en el Universo actual. Esto nos permite medir el impacto que tienen muchas variables diferentes en la forma en que ocurre la formación de estrellas”, dijo Guillermo Blanc. Él es Astrónomo de la Carnegie Institution for Science y coautor del artículo.

El poder de observación de ALMA permite obtener una instantánea de las nubes formadoras de estrellas en diferentes galaxias

“Cómo se forman las estrellas y cómo su galaxia afecta ese proceso, son aspectos fundamentales de la astrofísica”, dijo Joseph Pesce. Él es oficial de programas de la Fundación Nacional de Ciencias para NRAO / ALMA. «El proyecto PHANGS utiliza el exquisito poder de observación del observatorio ALMA. Ha proporcionado una visión notable de la historia de la formación de estrellas de una manera nueva y diferente»

«Esta es la primera vez que tenemos una instantánea de cómo son realmente las nubes formadoras de estrellas en una gama tan amplia de galaxias diferentes». Eso expresó Annie Hughes, Astrónoma de ‘L’Institut de Recherche en Astrophysique et Planétologie’ (IRAP). “Descubrimos que las propiedades de las nubes formadoras de estrellas dependen de dónde se encuentren. Las nubes en las densas regiones centrales de las galaxias tienen características diferentes que las nubes que residen en las tranquilas afueras de una galaxia. Las primera tienden a ser más masivas, más densas y más turbulentas. El ciclo de vida de las nubes también depende de su entorno. La rapidez con la que una nube forma estrellas y el proceso que finalmente destruye la nube parecen depender de dónde vive la nube».

El proyecto PHANGS es una nueva forma de cartografía cósmica

Esta no es la primera vez que se han observado viveros estelares en otras galaxias utilizando ALMA. Sin embargo casi todos los estudios anteriores se centraron en galaxias individuales o en parte de una. Durante un período de cinco años, PHANGS reunió una vista completa de la población cercana de galaxias. “El proyecto PHANGS es una nueva forma de cartografía cósmica que nos permite ver la diversidad de galaxias bajo una nueva luz, literalmente.  Finalmente estamos viendo la diversidad del gas de formación de estrellas en muchas galaxias y podemos comprender cómo están cambiando con el tiempo. Era imposible hacer estos mapas detallados antes de ALMA”, dijo Erik Rosolowsky, Profesor Asociado de Física en la Universidad de Alberta y coautor de la investigación. «Este nuevo atlas contiene 90 de los mejores mapas jamás creados que revelan dónde se formará la próxima generación de estrellas».

Conclusión

Para el equipo, el nuevo atlas no significa el final del camino. Si bien la encuesta ha respondido preguntas sobre qué y dónde, ha planteado otras. “Esta es la primera vez que obtenemos una visión clara de la población de viveros estelares en todo el Universo cercano. En ese sentido, es un gran paso hacia la comprensión de dónde venimos”, dijo Leroy. «Ahora sabemos que los viveros estelares varían de un lugar a otro. Sin embargo todavía no sabemos por qué o cómo estas variaciones afectan las estrellas y los planetas formados. Estas son preguntas que esperamos poder responder en un futuro próximo”.

Esta semana se presentan diez artículos que detallan los resultados de la encuesta PHANGS en la 238ª reunión de la Sociedad Astronómica Estadounidense.

El paper
PHANGS-ALMA: Arcsecond CO (2-1) Imágenes de galaxias formadoras de estrellas cercanas, Leroy et al. ApJS aceptado, vista previa [ https://arxiv.org/abs/2104.07739 ]

Fuente: National Science Foundation, (NSF) / The National Radio Astronomy Observatory, (NRAO).

Artículo original: «Cosmic cartographers map nearby Universe revealing the diversity of star-forming galaxies«. June 8, 2021. 

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