Las galaxias espirales son una forma icónica. Se utilizan en logotipos de productos y en todo tipo de lugares. Incluso vivimos en uno. Y aunque parezca obvio cómo obtienen su forma, al rotar, ese no es el caso.
Los científicos todavía están desconcertados por las galaxias espirales y cómo obtienen su forma, con elegantes brazos llenos de estrellas. Los astrónomos que trabajan con SOFIA, el Observatorio Estratosférico de Astronomía Infrarroja, están estudiando qué papel juegan los campos magnéticos al observar galaxias espirales distintas a la nuestra. Recientemente, los científicos de SOFIA observaron la galaxia M77, también conocida como NGC 1068, y presentaron sus resultados en un nuevo estudio.
El nuevo estudio se titula "SOFIA / HAWC + rastrea los campos magnéticos en NGC 1068" y se publicará en el Astrophysical Journal. El autor principal es Enrique López-Rodríguez, científico de la Asociación de Investigación Espacial de las Universidades en el Centro de Ciencias SOFIA en el Centro de Investigación Ames de la NASA.
"Los campos magnéticos son invisibles, pero pueden influir en la evolución de una galaxia", dijo López-Rodríguez en un comunicado de prensa. "Tenemos una buena comprensión de cómo la gravedad afecta las estructuras galácticas, pero apenas estamos comenzando a aprender el papel que juegan los campos magnéticos".
M77 es una galaxia espiral a unos 47 millones de años luz de distancia. Es una galaxia espiral barrada, aunque la barra no se puede ver en luz visible. Tiene un núcleo galáctico activo, que tampoco se ve en la luz visible, y alberga un agujero negro supermasivo (SMBH) que es el doble de masivo que Sgr A *, el SMBH en el centro de la Vía Láctea. M77 es más grande que la Vía Láctea: tiene un radio de aproximadamente 85,000 años luz, y la Vía Láctea tiene aproximadamente 53,000. M77 tiene alrededor de 300 mil millones de estrellas, mientras que la Vía Láctea tiene entre 250 mil millones y 400 mil millones.
M 77 es la galaxia espiral de gran diseño más cercana con un núcleo galáctico activo brillante (AGN) y un estallido estelar circular circular luminoso.
Los brazos espirales del M 77 están llenos de áreas de intensa formación estelar llamadas estallidos estelares. Las líneas invisibles del campo magnético siguen de cerca los brazos espirales, aunque nuestros ojos no pueden verlos. Pero SOFIA puede, y su existencia respalda una teoría ampliamente extendida que explica cómo estas armas toman su forma. Se llama "teoría de la onda de densidad".
Antes de que se desarrollara la teoría de la onda de densidad a mediados de la década de 1960, había problemas para explicar los brazos espirales en una galaxia. Según el "problema del devanado", los brazos espirales desaparecerían después de unas pocas órbitas y serían indistinguibles del resto de la galaxia.
Aquí hay un video rápido que muestra el problema del bobinado.
La teoría de la onda de densidad dice que los brazos mismos están separados de las estrellas y el gas y el polvo que viajan a través de las ondas de densidad. Los brazos son la parte visible de las ondas de densidad, y las estrellas entran y salen de las olas. Entonces los brazos no son estructuras permanentes hechas de estrellas, a pesar de que así es como se ve.
Aquí hay un video corto que muestra cómo las ondas de densidad crean brazos espirales en las galaxias.
Las observaciones de SOFIA muestran que las líneas del campo magnético se extienden a lo largo de los brazos, a una distancia de 24,000 años luz. Según el estudio, las fuerzas gravitacionales que ayudaron a crear la forma espiral de la galaxia están comprimiendo los campos magnéticos, lo que respalda la teoría de la onda de densidad.
"Esta es la primera vez que vemos campos magnéticos alineados a escalas tan grandes con el nacimiento actual de estrellas en los brazos espirales", dijo López-Rodríguez. "Siempre es emocionante tener evidencia de observación que respalde las teorías".
Las líneas de campo magnético en las galaxias son muy difíciles de observar, y el instrumento más nuevo de SOFIA lo hace posible. Se llama HAWC +, o la cámara de alta resolución Airborne Wideband Camera-Plus. HAWC + funciona en el infrarrojo lejano para observar los granos de polvo, que están alineados perpendicularmente a las líneas del campo magnético en M77. Eso permite a los astrónomos inferir la forma y la dirección del campo magnético subyacente.
Existe una gran interferencia potencial en M 77, como la luz visible dispersa y la radiación de partículas de alta energía, pero el infrarrojo lejano no se ve afectado por ellas. La capacidad de SOFIA para ver en la longitud de onda de 89 micras le permite ver los granos de polvo con claridad. HAWC + también es un polarímetro de imagen, un dispositivo que mide e interpreta la energía electromagnética polarizada.
Este estudio trata solo de una galaxia de brazo espiral único, por lo que hay más trabajo por hacer. No está claro cómo las líneas de campo magnético podrían desempeñar un papel en la estructura de otras galaxias, incluidas las irregulares. Pero parece que este equipo ha desarrollado un método para estudiar esas galaxias.
Como dicen en la conclusión de su artículo, “Los resultados presentados aquí, junto con nuestros estudios previos de M 82 y NGC 253 (Jones et al. 2019), proporcionan evidencia de que la polarimetría FIR (infrarrojo lejano) puede ser una herramienta valiosa para estudiar la estructura del campo magnético en galaxias externas, particularmente en regiones de alta profundidad óptica ".
Más:
- Comunicado de prensa: cómo dar forma a una galaxia espiral
- Documento de investigación: SOFIA / HAWC + rastrea los campos magnéticos en NGC 1068
- HAWC +
- Space Magazine: Messier 77 - la galaxia espiral barrada de Cetus A
