Los astrónomos sorprendidos al observar galaxias con una enorme cola ardiente

Los astrónomos han confirmado que esta es la cola más larga conocida detrás de un grupo de galaxias y la utilizaron para obtener una comprensión más profunda de cómo los cúmulos de galaxias, algunas de las estructuras más grandes del universo, crecen hasta alcanzar sus enormes tamaños.

Para poder realizar estas observaciones, los astrónomos utilizaron el Observatorio de rayos X Chandra de la NASA para adentrarse en el grupo de galaxias NGC 4839. Los grupos de galaxias son colecciones de aproximadamente 50 galaxias o menos que están unidas por la gravedad. Los cúmulos de galaxias son aún más grandes y pueden contener cientos o miles de galaxias individuales.

Tanto los cúmulos de galaxias como los grupos de galaxias están envueltos por enormes cantidades de gas caliente que se estudian mejor con rayos X. Estas piscinas de gas sobrecalentado, aunque extremadamente delgadas y difusas, representan una porción significativa de la masa en grupos o cúmulos de galaxias y son cruciales para comprender estos sistemas.

Una galaxia con una larga cola ardiente

NGC 4839 se encuentra cerca del borde del cúmulo de galaxias Coma, uno de los cúmulos más grandes conocidos en el universo, a unos 340 millones de años luz de distancia. A medida que NGC 4839 se mueve hacia el centro del cúmulo de Coma, el gas caliente del grupo de galaxias es eliminado por su colisión con el gas del cúmulo. Esto da como resultado que se forme una cola detrás del grupo de galaxias.

La imagen de la izquierda muestra una vista de rayos X del cúmulo de galaxias Coma tomada con el observatorio XMM-Newton de la ESA (Agencia Espacial Europea) (azul), junto con datos ópticos del Sloan Digital Sky Survey (amarillo). El grupo de galaxias NGC 4839 se encuentra en la parte inferior derecha de esa imagen. El recuadro de la derecha es la imagen de Chandra (púrpura) de la región delineada por el cuadrado. La cabeza de la cola de NGC 4839 está en el lado izquierdo de la imagen del Chandra y contiene la galaxia más brillante del grupo y el gas más denso. La cola se arrastra hacia la derecha. (La imagen del Chandra se ha girado para que el norte esté unos 30 grados a la izquierda de la vertical).

Los rayos X del gas caliente en las regiones exteriores del cúmulo de Coma, a través del cual viaja NGC 4839, son demasiado débiles para verse en la imagen de XMM que se muestra aquí, pero se resaltan en una imagen complementaria solo de XMM. Este mosaico de imágenes muestra espacios entre imágenes individuales donde no se obtuvieron datos y agujeros oscuros donde se eliminaron fuentes puntuales de rayos X.

Esta cola tiene, de hecho, 1,5 millones de años luz de largo, o cientos de miles de veces la distancia entre el Sol y la estrella más cercana, lo que la convierte en la cola más larga jamás vista detrás de un grupo de galaxias.

El brillo actual de la cola brinda a los astrónomos una oportunidad especial para estudiar la física del gas de la cola antes de que se mezcle con el gas caliente del cúmulo y se vuelva demasiado débil para estudiarlo. El gas en la cola detrás de NGC 4839 finalmente se fusionará con la gran cantidad de gas caliente que ya está presente en el cúmulo de Coma.

Usando los datos del Chandra para analizar el gas frente al grupo de galaxias, los investigadores encontraron una onda de choque, similar al estampido sónico de un avión supersónico, que muestra que NGC 4839 viaja a casi 4,82 millones de kilómetros por hora a través del cúmulo de galaxias.

También estudiaron la cantidad de turbulencia en el gas de la cola. Para una analogía familiar, la turbulencia describe los movimientos irregulares del aire en nuestra atmósfera que pueden provocar viajes llenos de baches en los aviones. Encontraron una leve cantidad de turbulencia, lo que implica que la conducción de calor en NGC 4839 es baja.

El equipo también vio posible evidencia de estructuras especiales llamadas inestabilidades de Kelvin-Helmholtz en un lado de la cola. Los científicos encuentran estas estructuras en varios entornos en el espacio y en la Tierra, incluso en formas de nubes. Son causados por diferencias en la velocidad de capas adyacentes de gas o fluido en movimiento. La presencia de inestabilidades de Kelvin-Helmholtz en NGC 4839 sugiere que el gas de la cola tiene un campo magnético débil o un bajo nivel de viscosidad.

Los investigadores que analizaron observaciones anteriores de NGC 4839 habían estimado que su cola tenía al menos un millón de años luz de largo. Los nuevos datos del Chandra revelan el nuevo récord de 1,5 millones de años luz de longitud. (Las colas detrás de otros tres grupos de galaxias que caen en cúmulos de galaxias tienen entre 800.000 y un millón de años luz de largo).

7 de junio de 2023

La NASA en Español