Las galaxias crecen acumulando gas de su entorno y convirtiéndolo en estrellas, pero los detalles de este proceso han permanecido turbios. Nuevas observaciones, realizadas usando el Keck Cosmic Web Imager KCWI en el Observatorio WM Keck en Hawai, ahora proporcionan elLa evidencia más clara y directa hasta el momento de que los filamentos de gas frío espiralan en galaxias jóvenes, suministrando el combustible para las estrellas.
"Por primera vez, estamos viendo filamentos de gas directamente en espiral en una galaxia. Es como una tubería entrando directamente", dice Christopher Martin, profesor de física en Caltech y autor principal de un nuevo artículo que aparecerá en julio1 número de la revista Astronomía de la naturaleza . "Esta tubería de gas sostiene la formación de estrellas, explicando cómo las galaxias pueden hacer estrellas en escalas de tiempo muy rápidas".
Durante años, los astrónomos han debatido exactamente cómo el gas llega al centro de las galaxias. ¿Se calienta dramáticamente al chocar con el gas caliente circundante? ¿O fluye a lo largo de filamentos densos y delgados, permaneciendo relativamente frío? "la teoría sugiere que la respuesta es probablemente una mezcla de ambas, pero probar la existencia de estas corrientes frías de gas ha seguido siendo un gran desafío hasta ahora ", dice el coautor Donal O'Sullivan MS '15, estudiante de doctorado en Martin'sgrupo que construyó parte de KCWI.
KCWI, diseñado y construido en Caltech, es una cámara de imagen espectral de última generación. Llamada espectrógrafo de unidad de campo integral, permite a los astrónomos tomar imágenes de manera que cada píxel en la imagen contenga un espectro disperso de luzInstalado en Keck a principios de 2017, KCWI es el sucesor del Cosmic Web Imager CWI, un instrumento que ha operado en el Observatorio Palomar cerca de San Diego desde 2010. KCWI tiene ocho veces la resolución espacial y 10 veces la sensibilidad de CWI.
"El principal impulsor para construir KCWI fue comprender y caracterizar la red cósmica, pero el instrumento es muy flexible, y los científicos lo han utilizado, entre otras cosas, para estudiar la naturaleza de la materia oscura, investigar agujeros negros y refinarnuestra comprensión de la formación de estrellas ", dice el coautor Mateusz Matt Matuszewski MS '02, PhD '12, un científico senior de instrumentos en Caltech.
La cuestión de cómo las galaxias y las estrellas se forman a partir de una red de filamentos tenues en el espacio, lo que se conoce como la red cósmica, ha fascinado a Martin desde que era un estudiante graduado. Para encontrar respuestas, dirigió los equipos que construyerontanto CWI como KCWI. En 2017, Martin y su equipo utilizaron KCWI para adquirir datos sobre dos galaxias activas conocidas como cuásares, llamadas UM 287 y CSO 38, pero no eran los quásares mismos lo que querían estudiar. Cerca de cada uno de estos dos cuásareses una nebulosa gigante, más grande que la Vía Láctea y visible gracias a la fuerte iluminación de los cuásares. Al observar la luz emitida por el hidrógeno en las nebulosas, específicamente una línea de emisión atómica llamada hidrógeno Lyman-alpha, pudieron mapearla velocidad del gas. De las observaciones anteriores en Palomar, el equipo ya sabía que había signos de rotación en las nebulosas, pero los datos de Keck revelaron mucho más.
"Cuando utilizamos el CWI de Palomar anteriormente, pudimos ver lo que parecía un disco giratorio de gas, pero no pudimos distinguir ningún filamento", dice O'Sullivan. "Ahora, con el aumento de la sensibilidad y la resolucióncon KCWI, tenemos modelos más sofisticados y podemos ver que estos objetos están siendo alimentados por el gas que fluye desde los filamentos unidos, lo que es una fuerte evidencia de que la red cósmica está conectada y alimentando este disco ".
Martin y sus colegas desarrollaron un modelo matemático para explicar las velocidades que estaban viendo en el gas y lo probaron en UM287 y CSO38, así como en una galaxia simulada.
"Nos tomó más de un año elaborar el modelo matemático para explicar el flujo radial del gas", dice Martin. "Una vez que lo hicimos, nos sorprendió lo bien que funciona el modelo".
Los hallazgos proporcionan la mejor evidencia hasta la fecha para el modelo de flujo frío de la formación de galaxias, que básicamente establece que el gas frío puede fluir directamente hacia las galaxias en formación, donde se convierte en estrellas. Antes de que este modelo adquiriera popularidad, los investigadores habían propuestoque las galaxias extraen gas y lo calientan a temperaturas extremadamente altas. A partir de ahí, se pensó que el gas se enfriaba gradualmente, proporcionando un suministro constante pero lento de combustible para las estrellas. En 1996, una investigación de Charles Chuck Steidel, el Lee de CaltechA. DuBridge, profesor de astronomía y coautor del nuevo estudio, cuestionó este modelo. Él y sus colegas demostraron que las galaxias distantes producen estrellas a una velocidad muy alta, demasiado rápido para ser explicado por el lento asentamiento yenfriamiento de gas caliente, que era un modelo favorito para el abastecimiento de combustible de galaxias jóvenes.
"A través de los años, hemos adquirido más y más evidencia para el modelo de flujo frío", dice Martin. "Hemos apodado nuestra nueva versión del modelo 'inspiral de flujo frío', ya que vemos el patrón en espiralen el gas "
"Este tipo de mediciones son exactamente el tipo de ciencia que queremos hacer con KCWI", dice John O'Meara, el científico jefe del Observatorio Keck. "Combinamos el poder del tamaño del telescopio de Keck, la potente instrumentación y una asombrosa astronomíasitio para empujar los límites de lo que es posible observar. Es muy emocionante ver este resultado en particular, ya que observar directamente los flujos de entrada ha sido un eslabón perdido en nuestra capacidad para probar modelos de formación y evolución de galaxias. No puedo esperar paramira lo que viene después "
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto de Tecnología de California . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
Referencia del diario :
Cita esta página :