Movimientos estelares revelan columna vertebral de la Gran Nube de Magallanes         

 

Por el Instituto Leibniz de Astrofísica de Potsdam

29 de marzo de 2022.

La galaxia espiral barrada NGC 1300, considerada como el prototipo de las galaxias espirales barradas. Las espirales barradas se diferencian de las galaxias espirales normales en que los brazos de la galaxia no giran en espiral hasta el centro, sino que están conectados a los dos extremos de una barra recta de estrellas que contiene el núcleo en su centro. Crédito: NASA, ESA y The Hubble Heritage Team (STScI/AURA).

 

Utilizando datos del sondeo VISTA del sistema de Nubes de Magallanes (VMC), investigadores del Instituto Leibniz de Astrofísica de Potsdam  (AIP), en colaboración con científicos del equipo de VMC, confirmaron la existencia de órbitas alargadas que se encuentran en la columna vertebral de la barra en proceso de formación en la Gran Nube de Magallanes. El método utilizó observaciones de imágenes repetidas para construir un mapa de velocidad de las estrellas en la región central de la Gran Nube de Magallanes.

 

La Gran Nube de Magallanes (LMC) es visible a simple vista desde el hemisferio sur de la Tierra, ya que es la galaxia satélite más brillante y masiva de la Vía Láctea. La LMC es rica en estrellas que abarcan un amplio rango de edad, desde estrellas recién formadas hasta estrellas tan antiguas como el Universo. Se clasifica como una galaxia irregular porque se caracteriza por un solo brazo espiral y una barra que está desplazada desde el centro del disco.

 

"Las estructuras de barras estelares son una característica común en las galaxias espirales. Se cree que se forman a partir de pequeñas  perturbaciones dentro del disco estelar que eliminan las estrellas de sus movimientos circulares y las obligan a seguir órbitas alargadas", explica Florian Niederhofer, primer autor del estudio publicado. "Un tipo específico de estas órbitas son las que están alineadas con el eje principal de la barra. Estas se consideran la 'columna vertebral' de las barras estelares y proporcionan el soporte principal de la estructura de la barra". El telescopio VISTA fue desarrollado para estudiar el cielo del sur en longitudes de onda del infrarrojo cercano para estudiar fuentes que emiten preferentemente en este dominio espectral, ya sea por su naturaleza o por la presencia de polvo. Usando datos de la encuesta VMC, el equipo ahora ha encontrado la primera evidencia directa de estas órbitas dentro de la barra de la LMC. VMC es un estudio de varias épocas del sistema de Magallanes y un proyecto de estudio público del Observatorio Europeo del Sur (ESO), llevado a cabo entre 2010 y 2018, con el objetivo de estudiar el contenido estelar y la dinámica de nuestros vecinos extragalácticos más cercanos.

 

El equipo desarrolló un método sofisticado para determinar con precisión los movimientos propios de las estrellas dentro de las Nubes de Magallanes. En un nuevo estudio, que se publicará en Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, este método se aplicó a partes centrales de la LMC. A partir de los valores medidos, los autores calcularon los movimientos estelares reales dentro del marco de la LMC, produciendo mapas de velocidad detallados de la estructura de velocidad interna de la galaxia. "El asombroso nivel de detalle en los mapas de velocidad muestra cuánto ha mejorado nuestro método, en comparación con las primeras mediciones de hace algunos años", dice Thomas Schmidt, coautor y estudiante de doctorado en AIP. Para asombro de los investigadores, sus mapas revelaron movimientos estelares alargados que siguen la estructura y orientación de la barra.

 

"Gracias a su proximidad de unos 163.000 años luz, podemos observar estrellas individuales dentro de las Nubes de Magallanes usando telescopios terrestres como VISTA", dice Maria-Rosa Cioni, investigadora principal del proyecto VMC y directora de Dwarf Galaxies and Galactic Halo en AIP. "Por lo tanto, estas galaxias nos brindan un laboratorio único para estudiar con gran detalle los procesos que dan forma a las galaxias".

 

De gran interés son las dinámicas de las estrellas, ya que aportan valiosa información sobre la formación y evolución de las galaxias. Sin  embargo, durante mucho tiempo, las velocidades unidimensionales de la línea de visión de las estrellas han sido la única fuente de información dinámica. Estas velocidades se pueden medir fácilmente mediante cambios Doppler espectroscópicos, que se basan en el efecto de que la luz observada de una estrella parece más azul o más roja dependiendo de si se acerca o se aleja de nosotros. Para obtener las velocidades tridimensionales completas de las estrellas, es necesario conocer los movimientos propios de las estrellas, que son los movimientos bidimensionales aparentes de las estrellas en el plano del cielo. Estos movimientos se pueden obtener observando las mismas estrellas varias veces durante un período de tiempo determinado, normalmente varios años. Luego se determinan los desplazamientos de las estrellas con respecto a los objetos de referencia cercanos. Estos objetos pueden ser, por ejemplo, galaxias de fondo muy distantes, que se puede suponer que están en reposo, dadas sus grandes distancias, o estrellas con movimientos propios ya conocidos.

 

Dado que los movimientos observados de las estrellas vistos desde la Tierra son minúsculos, las mediciones precisas siguen siendo un  desafío. A la distancia de las Nubes de Magallanes, los movimientos observados de las estrellas son del orden de milisegundos de arco por año: un milisegundo de arco es aproximadamente el tamaño de un astronauta en la Luna visto desde la Tierra.

 

"Nuestro descubrimiento proporciona una contribución importante al estudio de las propiedades dinámicas de las galaxias barradas, ya que  las Nubes de Magallanes son en la actualidad las únicas galaxias donde tales movimientos pueden investigarse usando movimientos estelares propios. Para galaxias más distantes, esto aún está más allá de nuestras capacidades técnicas, dice Florian Niederhofer. En total, se necesitaron nueve años de monitoreo para acumular suficientes imágenes para poder medir estos pequeños movimientos. "Esta medición inesperada se suma a una serie de resultados importantes obtenidos por el equipo de VMC", agrega Maria-Rosa Cioni.

 

Fuente:

https://phys.org/news/2022-03-stellar-motions-reveal-backbone-large.html