El halo de la Vía Láctea, nuestra galaxia, ya está chocando con el de Andrómeda, nuestra gran vecina galáctica más cercana, según una investigación realizada con el telescopio espacial Hubble, que ha permitido a los científicos cartografiar la inmensa envoltura de gas, llamada halo, que rodea la galaxia Andrómeda.

Los hallazgos del equipo han sido publicados en la edición del 27 de agosto de The Astrophysical Journal.

El halo de M31

La galaxia de Andrómeda, también conocida como M31, es una espiral de hasta un billón de estrellas y comparable en tamaño a nuestra Vía Láctea. A una distancia de 2,5 millones de años luz, está tan cerca de nosotros que la galaxia aparece como una mancha de luz en forma de cigarro en lo alto del cielo.

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Se publica una imagen del centro de nuestra galaxia a una resolución nunca vista con anterioridad

Este es el estudio más completo de un halo que rodea una galaxia. Al parecer, la capa interna que se extiende hasta alrededor de medio millón de años luz es mucho más compleja y dinámica. A través de un programa llamado Proyecto AMIGA (Mapa de Absorción de Gas Ionizado en Andrómeda), el estudio examinó la luz de 43 cuásares, los núcleos brillantes muy distantes de galaxias activas alimentadas por agujeros negros, ubicados mucho más allá de Andrómeda. Concretamente, los investigadores utilizaron la capacidad única del Espectrógrafo de Orígenes Cósmicos (COS) de Hubble para estudiar la luz ultravioleta de los cuásares. Debido a que vivimos dentro de la Vía Láctea, los científicos no pueden interpretar fácilmente la firma del halo de nuestra propia galaxia.

Al mirar a través del halo a la luz de los quásares, el equipo observó cómo esta luz es absorbida por el halo de Andrómeda y cómo esa absorción cambia en diferentes regiones.

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Se ha descubierto el agujero negro más masivo: tiene 40.000 millones de masas solares

Este halo tenue y casi invisible de plasma difuso se extiende a 1,3 millones de años luz de la galaxia, aproximadamente a la mitad de nuestra Vía Láctea, y hasta 2 millones de años luz en algunas direcciones. Esto significa que el halo de Andrómeda ya está interactuando con el halo de nuestra propia galaxia.

Según explica Samantha Berek de la Universidad de Yale en New Haven, Connecticut:

Este depósito de gas contiene combustible para la formación de estrellas en el futuro dentro de la galaxia, así como salidas de eventos como supernovas. Está lleno de pistas sobre la evolución pasada y futura de la galaxia, y finalmente podemos estudiarlo en grande detalle en nuestro vecino galáctico más cercano.

Las dos galaxias están en curso de colisión y se fusionarán para formar una galaxia elíptica gigante a partir de unos 4.000 millones de años a partir de ahora.

Gracias al telescopio aéreo más grande del mundo, el Observatorio Estratosférico de Astronomía Infrarroja, o SOFIA, la NASA ha capturado una imagen infrarroja extremadamente nítida del centro de la Vía Láctea.

Situado a 600 años luz de distancia, ahora podemos ver detalles de los densos remolinos de gas y polvo en alta resolución.

SOFIA

Entre otros detalles, podemos ver más claramente el material que puede estar alimentando el anillo alrededor del agujero negro supermasivo central de nuestra galaxia. El anillo tiene unos 10 años luz de diámetro y juega un papel clave para acercar la materia al agujero negro, donde eventualmente puede ser devorada.

SOFIA es un telescopio aéreo. Volando alto en la atmósfera, este Boeing 747 modificado apuntó con su cámara infrarroja llamada FORCAST, la cámara infrarroja de objeto débil para el telescopio SOFIA, para observar material galáctico cálido que emite a longitudes de onda de luz que otros telescopios no podían detectar.

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Ya podéis ver la simulación más detallada de la vida de una galaxia

Según explica James Radomski, científico de la Asociación de Investigación Espacial de las Universidades en el Centro de Ciencias SOFIA:

Es increíble ver nuestro centro galáctico con un detalle que nunca antes habíamos visto. Estudiar esta área ha sido como tratar de armar un rompecabezas con piezas faltantes. Los datos de SOFIA llenan algunos de los agujeros, lo que nos acerca significativamente a tener una imagen completa.

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Ninguna imagen superará a esta hasta que se lancen los futuros telescopios espaciales

Los datos se tomaron en Julio de 2019 durante el despliegue anual de SOFIA en Christchurch, Nueva Zelanda, donde los científicos estudian los cielos sobre el hemisferio sur. Algunos de los puntos muy débiles y las regiones oscuras reveladas en la imagen de SOFIA pueden ayudar a planificar objetivos para los telescopios del futuro, como el telescopio espacial James Webb.

Los nuevos datos fotométricos obtenidos en el observatorio USM Wendelstein de la Universidad Ludwig-Maximilians y con el instrumento MUSE en el Very Large Telescope han permitido localizar un agujero negro ultramasivo localizado en la galaxia Holm 15A, en el centro del cúmulo Abell 85.

Decimos ultramasivo porque es el más masivo que conocemos ahora (solo hay unas pocas docenas de mediciones de masa directa de agujeros negros supermasivos). Tiene nada menos que el equivalente a 40.000 millones de masas como la de nuestro Sol.

Abell 85

El cúmulo de galaxias Abell 85 consta de más de 500 galaxias individuales, se encuentra a una distancia de 700 millones de años luz de la Tierra.

Esta distancia es enorme, la medición más lejana hecha hasta la fecha: no en vano, es el doble de la distancia previa para mediciones directas de masa de agujeros negros.

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Alrededor del agujero negro supermasivo de nuestra galaxia hay doce agujeros más

Según explica el investigador del MPE Jens Thomas, quien dirigió el estudio:

Solo hay unas pocas docenas de mediciones de masa directa de agujeros negros supermasivos, y nunca antes se había intentado a una distancia tan grande. Pero ya teníamos una idea del tamaño del agujero negro en esta galaxia en particular, así que lo probamos.

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Ya hemos podido 'ver' por primera vez en un agujero negro

La intuición de que aquí se escondía algo interesante fue el centro de la galaxia es extremadamente difuso y débil, a pesar de que la galaxia central del cúmulo Abell 85 tiene una enorme masa visible de aproximadamente 2 billones de masas solares en estrellas.

La última generación de simulaciones por ordenador de fusiones de galaxias nos dio predicciones que coinciden bastante bien con las propiedades observadas. Estas simulaciones incluyen interacciones entre estrellas y un agujero binario binario, pero el ingrediente crucial son dos galaxias elípticas que ya tienen núcleos agotados. Esto significa que la forma del perfil de luz y las trayectorias de las estrellas contienen información arqueológica valiosa sobre las circunstancias específicas de formación de núcleos en esta galaxia, así como en otras galaxias muy masivas.

Si dispusiéramos de la tecnología suficiente, habría entonces qué preguntarse por dónde deberíamos empezar a colonizar nuestra galaxia a fin de que el esfuerzo diera los frutos óptimos, es decir, fuera más energéticamente más eficiente. A eso es lo que responde el siguiente vídeo.

El vídeo es resutlado de una investigación que fue presentada en la décima edición del GOTC (Global Trajectory Optimization Competition), organizada por el Jet Propulsion Laboratoruy (JPL) y ha sido presentada por el equipo de conceptos avanzados (ACT) de la ESA.

Vía Láctea

Nuestra galaxia tiene, de media, 100.000 años luz de diámetro, pero solo 1.000 años luz de ancho. Dentro de este disco aplanado (aunque ligeramente deformado). Hay entre 100.000 y 400.000 millones de estrellas en ella.

En el proyecto de investigación se propuso encontrar formas de alcanzar 100.000 sistemas que se consideran adecuados para el asentamiento, en una distribución tan uniforme como sea posible mientras se usa el menor cambio de velocidad de propulsión posible.

En el vídeo de la simulación del equipo ACT, lo que se muestra son las naves humanas de colonización que salen del Sistema Solar (denotadas en amarillo) y viajan de un extremo a otro de la galaxia de la Vía Láctea. Las rayas azules y verdes representan la expansión inicial hacia el exterior, seguida de rayas rojas que denotan misiones enviadas desde otros sistemas estelares.

Las estimaciones anteriores de la masa de la Vía Láctea oscilaban entre 500.000 millones y 3 billones de veces la masa del Sol, pero ahora se ha establecido una medición más precisa: 1,5 billones de masas solares en un radio de 129.000 años luz desde el centro galáctico.

Nuevos datos

La nueva estimación ha sido establecida por astrónomos al combinar los nuevos datos de la misión Gaia de la Agencia Espacial Europea (ESA) con las observaciones realizadas con el Telescopio Espacial Hubble de la NASA / ESA. Gaia fue diseñada para crear un mapa tridimensional preciso de objetos astronómicos a lo largo de la Vía Láctea y para rastrear sus movimientos.

La disparidad en las mediciones la origina los diferentes métodos utilizados para medir la distribución de la materia oscura, que constituye aproximadamente el 90% de la masa de la galaxia. Para hacer el nuevo cálculo, se tuvo en cuenta la medición de las velocidades de los cúmulos globulares, densos cúmulos de estrellas que orbitan el disco espiral de la galaxia a grandes distancias. Cuanto más masiva es una galaxia, más rápido se mueven sus cúmulos bajo la fuerza de su gravedad.

Según explica N. Wyn Evans (Universidad de Cambridge, Reino Unido):

La mayoría de las mediciones anteriores han encontrado la velocidad a la que un grupo se acerca o se aleja de la Tierra, es decir, la velocidad a lo largo de nuestra línea de visión. Sin embargo, también pudimos medir el movimiento lateral de los grupos, desde donde la velocidad total, y en consecuencia la masa galáctica, puede ser calculada.

Con una resolución angular 10 veces mayor que nunca, revelando detalles estructurales previamente desconocidos, y han analizado propiedades dinámicas que antes no podían ser probadas, un equipo internacional de astrónomos de Japón, México y Estados Unidos, ha observado con gran detalle una "galaxia monstruosa" a 12.400 millones de años luz.

Concretamente, se ha observado la galaxia conocida con el nombre de COSMOS-AzTEC-1.

COSMOS-AzTEC-1

Gracias al telescopio ALMA, ubicado en Chile, se ha podido observar esta galaxia monstruosa, es decir, galaxias extremas de estallidos estelares, son ancestros de galaxias masivas como la Vía Láctea en el universo actual.

Las galaxias monstruosas también pueden formar estrellas a un ritmo tan sorprendente: más de 1.000 veces la de la Vía Láctea.

Es difícil determinar la naturaleza del gas cósmico en la galaxia, el origen de esta tasa de formación estelar, pero según el profesor de astronomía en la Universidad de Massachusetts Amherst, Min Yun, miembro del equipo que descubrió esta galaxia:

Era una pregunta completamente desconocida sobre la cual solo se podía especular, pero ahora tenemos las primeras respuestas.

La Tierra se encuentra a unos 26.000 años luz del centro de la galaxia. Llegar hasta allí se nos antoja, de momento, imposible. Sin embargo, para amenizar la espera, podemos embarcarnos ya en la exploración virtual en 360º de este remoto lugar.

Vídeo

Gracias a este proyecto podremos controlar nuestra propia exploración del entorno de estrellas volátiles masivas y la gravedad alrededor del agujero negro que domina el centro de la Vía Láctea.

La película muestra dos simulaciones, cada una de las cuales comienza alrededor de 350 años en el pasado y abarca 500 años. La visualización parte de los datos infrarrojos proporcionados por el Very Large Telescope del Observatorio Europeo Austral (ESO) de 30 enormes gigantes estelares llamados estrellas Wolf-Rayet, que orbitan a 1,5 años luz del centro de nuestra galaxia.

Si tenéis gafas para verlo, como Samsung Gear VR o Google Cardboard, lo disfrutaréis de forma más inmersiva; en caso contrario, podéis desplazaros por el vídeo con el joystick circular que aparece en el extremo superior izquierdo.

Un código informático, aplicado a una galaxia amplificada por una lente gravitatoria, ha multiplicado por 10 la visión del telescopio Hubble.

La galaxia mencionada se encuentra tan lejos de nosotros que la vemos tal y como apareció hace 11.000 millones de años, "sólo" 2.700 millones de años después del Big Bang.

Hubble

Es una de las más de 70 galaxias con lentes fuertes estudiadas por el Telescopio Espacial Hubble, pero ahora la vemos diez veces más nítida, mostrando así una galaxia de disco colocada de borde en relieve con parches brillantes de estrellas recién formadas.

Para lograr se desarrolló un código informático especial para eliminar las distorsiones causadas por la lente gravitacional, y revelar la galaxia del disco como normalmente aparecería. Tal y como ha explicado Jane Rigby, del Centro Goddard de Vuelos Espaciales de la NASA:

Cuando vimos la imagen reconstruida dijimos: 'Wow, parece que los fuegos artificiales salen por todas partes.

Si Hubble ha destacado nuevas estrellas dentro de la galaxia con lente, el Telescopio Espacial James Webb de la NASA podrá descubrir estrellas más viejas y más rojas que se formaron aún antes en la historia de la galaxia.

En nuevas observaciones con el telescopio VLA (Very Large Array), se ha identificado un objeto brillante orbitando cerca del núcleo de Cygnus A., una galaxia que ha sido habitualmente en años anteriores.

Tal vez se trate de un tipo muy raro de explosión de supernova o, lo más probable, debido a su brillo, a un estallido de un segundo agujero negro supermasivo que orbita de cerca el agujero negro supermasivo central primario de la galaxia.

Cygnus A

Según explica Rick Perley, del Instituto de Investigación de Astrofísica de la Universidad John Moores de Liverpool, autor principal de un artículo en el Astrophysical Journal anunciando el descubrimiento:

Para nuestra sorpresa, encontramos una nueva característica prominente cerca del núcleo de la galaxia que no apareció en ninguna de las imágenes publicadas anteriormente. Esta nueva característica es lo suficientemente brillante que definitivamente lo habríamos visto en las imágenes anteriores si nada hubiera cambiado. Eso significa que debe haberse activado en algún momento entre 1996 y ahora. Otras observaciones nos ayudarán a resolver algunas de estas preguntas Además, si se trata de un agujero negro secundario, es posible que podamos encontrar otros en galaxias similares.

Cygnus A fue descubierta por el pionero de la radioastronomía Grote Reber en 1939. El descubrimiento en radio fue acompañado por una imagen de luz visible en 1951 y la galaxia, a unos 800 millones de años luz de la Tierra, fue un objetivo temprano del VLA, en la década de 1980.

En cien años, todos calvos, que decía la compañera de piso de Sarah Connor en Terminator. Pero nuestros descendientes, si antes no han sido extinguidos, podrán ver así la galaxia dentro de cinco años.

Con todo, el siguiente vídeo de los cambios de la galaxia es más una forma de comprobar cómo se evoluciona ésta, más que una predicción de nuestro futuro.

La evolución de la galaxia

El siguiente vídeo es fruto de aplicar los datos obtenidos con la Solución Astrométrica de Tycho-Gaia, uno de los productos de la primera liberación de datos del telescopio espacial Gaia de la ESA.

El vídeo empieza a partir de las posiciones de las estrellas, medidas por Gaia entre 2014 y 2015, y muestra cómo se espera que evolucionen estas posiciones. Los marcos en el video están separados por 750 años, y la secuencia general cubre cinco millones de años.