Los astrónomos descubren halo de gas frio atrapado girando como discos galácticos

Esta es una concepción artística de las corrientes de gas (azul) que alimentan un disco galáctico. El flujo de entrada alimenta la formación de nuevas estrellas, y debido a que el gas infal está girando, el tamaño del disco crece. Crédito: James Josephides, Swinburne Astronomy Productions.

Un grupo de astrónomos liderados por Crystal Martin y Stephanie Ho, de la Universidad de California en Santa Bárbara, descubrieron una coreografía cósmica vertiginosa entre las galaxias típicas de formación de estrellas; su halo gas fresco parece estar a la altura de los discos galácticos, girando en la misma dirección. 

Los investigadores utilizaron el Observatorio W.M. Keck para obtener la primera evidencia de observación directa que muestra que la corrotación del halo gaseoso no solo es posible, sino también común. Sus hallazgos sugieren que el halo de gas giratorio eventualmente girará en espiral hacia el disco. 

"Este es un gran avance en la comprensión de cómo crecen los discos galácticos", dijo Martin, profesor de física en la UC Santa Barbara y autor principal del estudio. "Las galaxias están rodeadas por enormes depósitos de gas que se extienden mucho más allá de las porciones visibles de las galaxias. Hasta ahora, sigue siendo un misterio cómo exactamente este material se transporta a los discos galácticos donde puede alimentar a la próxima generación de formación estelar". 

J165930 + 373527 se encuentra entre las galaxias detectadas con gas de halo que se correlaciona. Esta imagen NIRC2 del Observatorio W. M. Keck de alta resolución (roja) combinada con el telescopio espacial Hubble WFC3 (azul y verde) resuelve el disco galáctico. La rotación galáctica se midió desde el observatorio W. M. Keck y los espectros de línea de emisión del observatorio de punto apache. Crédito: S. Ho y C. Martin, UC Santa Barbara / W. Observatorio M. Keck / STSCI.

El estudio se ha sido publicado en la Astrophysical Journal y muestra los resultados combinados de 50 galaxias formadoras de estrellas estándar tomadas durante un período de varios años. 

Hace casi una década, los modelos teóricos predijeron que el momento angular del halo de gas frio en rotación compensa parcialmente la fuerza gravitacional que la empuja hacia la galaxia, lo que reduce la tasa de acreción de gas y alarga el período de crecimiento del disco. 

Los resultados del equipo confirman esta teoría, que muestra que el momento angular del halo de gas es lo suficientemente alto como para disminuir la velocidad de la precipitación, pero no tan alto como para cortar el flujo de la alimentación del disco galáctico por completo. 

Metodología 

Los astrónomos obtuvieron por primera vez espectros de brillantes quásares detrás de galaxias formadoras de estrellas para detectar el halo gaseoso invisible mediante su firma de línea de absorción en los espectros del quásar. A continuación, los investigadores utilizaron el sistema de óptica adaptativa en estrella guía láser (LGSAO) del Observatorio Keck y la cámara de infrarrojo cercano (NIRC2) en el telescopio Keck II, junto con la Cámara de campo ancho 3 (WFC3) del Telescopio Espacial Hubble, para obtener imágenes de alta resolución de las galaxias 

"Lo que distingue a este trabajo de los estudios anteriores es que nuestro equipo también usó el quásar como una 'estrella' de referencia para el sistema AO de la guía láser de Keck", dijo el coautor Ho, un estudiante graduado de física en la UC Santa Barbara. "Este método eliminó el desenfoque causado por la atmósfera y produjo las imágenes detalladas que necesitábamos para resolver los discos galácticos y determinar geométricamente la orientación de los discos galácticos en el espacio tridimensional". 

Luego, el equipo midió los cambios Doppler de las nubes de gas utilizando el Espectrómetro de imágenes de baja resolución (LRIS) en el Observatorio Keck, así como la obtención de espectros del Observatorio Apache Point. Esto permitió a los investigadores determinar en qué dirección está girando el gas y con qué rapidez. Los datos demostraron que el gas está girando en la misma dirección que la galaxia, y el momento angular del gas no es más fuerte que la fuerza de la gravedad, lo que significa que el gas entrará en espiral en el disco galáctico. 

"Al igual que los patinadores de hielo adquieren impulso y vueltas cuando llevan sus brazos hacia adentro, es probable que el gas halo gire hoy porque, en otro tiempo, se encontraba a distancias mucho mayores donde fue depositado por los vientos galácticos, despojado de las galaxias satélites o dirigido hacia la galaxia. Por un filamento cósmico ", dijo Martin. 

Próximos Pasos 

El siguiente paso para Martin y su equipo es medir la velocidad a la que el halo de gas se está introduciendo en el disco galáctico. La comparación de la tasa de flujo de entrada con la tasa de formación de estrellas proporcionará una mejor línea de tiempo de la evolución de las galaxias formadoras de estrellas normales y explicará cómo los discos galácticos continúan creciendo en escalas de tiempo muy largas que abarcan miles de millones de años. 

Fuente: W. M. Keck Observatory,