Galaxia espiral barrada NGC1300 vista por Hubble. Los astrónomos creen que las barras galácticas ayudan a dirigir el material al núcleo de las galaxias, donde ayudan a la formación de estrellas y dan energía a un agujero negro supermasivo. La región nuclear está visualmente oscurecida, pero las ondas infrarrojas y submilimétricas pueden penetrar el polvo. Los análisis de nuevos espectros infrarrojos de vapor de agua y otros gases confirmaron y cuantificaron estos procesos en la espiral barrada ESO320-G030. Créditos de imagen: NASA, ESA y Hubble Heritage Team; STScI / AURA
En ocasiones, grandes cantidades de gas se dirigen a las regiones nucleares de la galaxia con graves consecuencias. El gas desencadena la actividad de explosión estelar y también puede alimentar un agujero negro supermasivo, transformándolo en un núcleo galáctico activo (AGN); de hecho, se cree que los agujeros negros supermasivos en AGN obtienen la mayor parte de su masa durante estas acreciones. Finalmente, la presión externa de las supernovas, sacudidas y / o actividad AGN interrumpe el influjo. Se cree que la fusión de galaxias es uno de los mecanismos capaces de desencadenar estos enormes influjos al interrumpir el medio. Una causa menos dramática puede deberse a los flujos de gas causados por una combinación de rotación galáctica e inestabilidades gravitacionales generadas por las barras galácticas, las estructuras centrales alargadas (compuestas de estrellas) que se encuentran en muchas galaxias espirales, incluida la Vía Láctea.
Lo que sucede con el gas que cae cuando se encuentra con la región nuclear es poco conocido porque el gran apagón alrededor de los núcleos de las galaxias dificulta las observaciones ópticas. Por lo tanto, los astrónomos se basaron en datos de observación de longitud de onda submilimétrica y de infrarrojo lejano que pueden penetrar el polvo, aunque las imágenes en longitudes de onda más largas no suelen proporcionar la alta resolución espacial requerida. La espectroscopia infrarroja fue una de las formas más importantes de superar ambas dificultades, ya que la radiación no solo penetra en el polvo, sino que las fuerzas y formas de las líneas espectrales se pueden modelar para inferir incluso dimensiones pequeñas, así como temperatura, densidad y otras características de la radiación emitida. . regiones.
Los astrónomos de CfA Eduardo González-Alfonso, Matt Ashby y Howard Smith dirigieron un equipo que modeló espectros infrarrojos de vapor de agua de la región nuclear de la galaxia ultraluminista ESO320-G030, a unos 160 millones de años luz de distancia, una galaxia que emite unas cien veces más energía que la Vía Láctea. Los datos se obtuvieron del Observatorio Espacial Herschel y un dispositivo ALMA submilimétrico. Esta galaxia no muestra signos de fusionarse ni muestra ningún signo de actividad AGN, pero tiene una estructura clara y compleja de barras centrales y un gas que cae que fue descubierto previamente por espectroscopía infrarroja.
Los astrónomos observaron y modelaron veinte características espectrales del vapor de agua, suficientes líneas de diagnóstico para modelar la complejidad de las regiones emisoras. Los resultados exitosos requirieron un modelo nuclear ternario: una capa cálida (aproximadamente 50 Kelvin) con un radio de aproximadamente 450 años luz dentro del cual se encuentra el segundo componente, un disco nuclear con un radio de aproximadamente 130 años luz y finalmente un compacto mucho más cálido. núcleo (100 Kelvin) con un radio de unos 40 años luz. Estos tres componentes por sí solos emiten casi el 70% del brillo de la galaxia a partir de una explosión estelar que produce alrededor de 18 masas solares de estrellas por año (el promedio de la Vía Láctea es aproximadamente una por año). La afluencia masiva a la región es aproximadamente la misma que la producción de estrellas: alrededor de 18 masas solares por año. Además de estas conclusiones sobre la región nuclear, los astrónomos están utilizando sus mejores resultados para modelar con éxito otras 17 especies moleculares (además del agua) vistas en espectros de infrarrojo lejano, incluidas partículas ionizadas, así como partículas que contienen carbono y nitrógeno. Los resultados combinados, en particular el contenido inusualmente alto de partículas ionizadas, sugieren la fuerte presencia de rayos cósmicos ionizantes mejorados y arrojan luz sobre la química de la zona nuclear compleja.
Proporcionado por el Centro Harvard-Smithsonian de Astrofísica