El gas molecular en las galaxias está organizado en una jerarquía de estructuras. El material molecular en las nubes gigantes de gas molecular viaja a lo largo de intrincadas redes de carriles de gas filamentosos hacia los centros congestionados de gas y polvo donde se comprime en estrellas y planetas, al igual quelos millones de personas que viajan a las ciudades para trabajar en todo el mundo.
Para comprender mejor este proceso, un equipo de astrónomos dirigido por Jonathan Henshaw en el Instituto Max Planck de Astronomía MPIA ha medido el movimiento del gas que fluye desde las escalas de galaxias hacia las escalas de los grupos de gases dentro de los cuales se forman las estrellas individuales.Los resultados muestran que el gas que fluye a través de cada escala está interconectado dinámicamente: mientras que la formación de estrellas y planetas ocurre en las escalas más pequeñas, este proceso está controlado por una cascada de flujos de materia que comienzan en escalas galácticas. Estos resultados se publican hoy en la revista científica. Astronomía de la naturaleza .
El gas molecular en las galaxias se pone en movimiento por mecanismos físicos como la rotación galáctica, las explosiones de supernovas, los campos magnéticos, la turbulencia y la gravedad, dando forma a la estructura del gas. Comprender cómo estos movimientos impactan directamente en la formación de estrellas y planetas es difícil,porque requiere cuantificar el movimiento del gas en un rango enorme en escala espacial, y luego vincular este movimiento a las estructuras físicas que observamos. Las modernas instalaciones astrofísicas ahora mapean rutinariamente grandes áreas del cielo, con algunos mapas que contienen millones de píxeles, cada uno con cientos demiles de mediciones de velocidad independientes. Como resultado, medir estos movimientos es un desafío tanto científico como tecnológico.
Para abordar estos desafíos, un equipo internacional de investigadores dirigido por Jonathan Henshaw en el MPIA en Heidelberg se propuso medir los movimientos de gas en una variedad de entornos diferentes utilizando observaciones del gas en la Vía Láctea y una galaxia cercana.detectar estos movimientos midiendo el cambio aparente en la frecuencia de la luz emitida por las moléculas causadas por el movimiento relativo entre la fuente de luz y el observador, un fenómeno conocido como el efecto Doppler. Mediante la aplicación de un nuevo software diseñado por Henshaw y Ph.Destudiante Manuel Riener coautor del artículo; también en MPIA, el equipo pudo analizar millones de mediciones. "Este método nos permitió visualizar el medio interestelar de una nueva manera", dice Henshaw.
Los investigadores encontraron que los movimientos del gas molecular frío parecen fluctuar en la velocidad, recordando la aparición de olas en la superficie del océano. Estas fluctuaciones representan el movimiento del gas. "Las fluctuaciones en sí mismas no fueron particularmente sorprendentes, sabemos que el gas esen movimiento ", dice Henshaw. Steve Longmore, coautor del artículo, con sede en la Universidad John Moores de Liverpool, agrega:" Lo que nos sorprendió fue lo similar que parecía la estructura de velocidad de estas diferentes regiones. No importaba si estábamos buscandoen una galaxia entera o en una nube individual dentro de nuestra propia galaxia, la estructura es más o menos la misma "
Para comprender mejor la naturaleza de los flujos de gas, el equipo seleccionó varias regiones para un examen minucioso, utilizando técnicas estadísticas avanzadas para buscar diferencias entre las fluctuaciones. Al combinar una variedad de mediciones diferentes, los investigadores pudieron determinar cómo la velocidadlas fluctuaciones dependen de la escala espacial.
"Una característica clara de nuestras técnicas de análisis es que son sensibles a la periodicidad", explica Henshaw. "Si hay patrones repetitivos en sus datos, como nubes moleculares gigantes igualmente espaciadas a lo largo de un brazo en espiral, podemos identificar directamente la escalaen el que se repite el patrón ". El equipo identificó tres carriles de gas filamentosos, que, a pesar de trazar escalas muy diferentes, todos parecían mostrar una estructura que estaba más o menos equidistantemente espaciada a lo largo de sus crestas, como cuentas en una cadena, ya sea nubes moleculares gigantesun brazo en espiral o pequeños "núcleos" que forman estrellas a lo largo de un filamento.
El equipo descubrió que las fluctuaciones de velocidad asociadas con una estructura equidistantemente espaciada mostraban un patrón distintivo. "Las fluctuaciones parecen ondas que oscilan a lo largo de las crestas de los filamentos, tienen una amplitud y longitud de onda bien definidas", agrega Henshaw, "La separación periódica de las nubes moleculares gigantes en grandes escalas o núcleos individuales formadores de estrellas en pequeñas escalas es probablemente el resultado de que sus filamentos primarios se vuelvan gravitacionalmente inestables. Creemos que estos flujos oscilatorios son la firma del flujo de gas a lo largo de los brazos espirales oconvergiendo hacia los picos de densidad, suministrando nuevo combustible para la formación de estrellas ".
En contraste, el equipo descubrió que las fluctuaciones de velocidad medidas a través de nubes moleculares gigantes, en escalas intermedias entre nubes enteras y los pequeños núcleos dentro de ellas, no muestran una escala característica obvia. Diederik Kruijssen, coautor del artículo con sede en la Universidad de Heidelbergexplica: "Las estructuras de densidad y velocidad que vemos en las nubes moleculares gigantes están 'libres de escamas', porque los flujos de gas turbulentos que generan estas estructuras forman una cascada caótica, que revela fluctuaciones cada vez más pequeñas al acercarse, al igual que un brócoli románico, o un copo de nieve. Este comportamiento sin escamas tiene lugar entre dos extremos bien definidos: la gran escala de toda la nube y la pequeña escala de los núcleos que forman estrellas individuales. Ahora encontramos que estos extremos tienen tamaños característicos bien definidos, pero entre ellos las reglas del caos "
"Imagine las nubes moleculares gigantes como megaciudades igualmente espaciadas conectadas por autopistas", dice Henshaw. "Desde la vista de pájaro, la estructura de estas ciudades, y los automóviles y las personas que se mueven a través de ellas, parece caótica y desordenada.Sin embargo, cuando nos acercamos a caminos individuales, vemos a personas que han viajado desde todas partes ingresando a sus edificios de oficinas individuales de manera ordenada. Los edificios de oficinas representan los núcleos de gas densos y fríos de los que nacen las estrellas y los planetas ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Max-Planck-Gesellschaft . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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