Un equipo internacional de astrónomos [2] ha logrado medir con alta precisión las velocidades de un gran número de nebulosas planetarias [3] en el espacio intergaláctico dentro del Cúmulo de galaxias Virgo. Para esto utilizaron el espectrógrafo FLAMES altamente eficiente [4] en el Very Large Telescope de ESO en el Observatorio Paranal (Chile).
Estas estrellas de nebulosas planetarias que flotan libremente en el espacio aparentemente vacío entre las galaxias de grandes cúmulos se pueden usar como "sondas" de las fuerzas gravitacionales que actúan dentro de estos cúmulos. Trazan las masas, tanto visibles como invisibles, dentro de estas regiones. Esto, a su vez, permite a los astrónomos estudiar la historia de la formación de estas grandes estructuras ligadas en el universo.
Las mediciones precisas de velocidad de 40 de estas estrellas confirman la visión de que Virgo es un cúmulo de galaxias altamente no uniforme, que consta de varias subunidades que aún no han tenido tiempo de llegar al equilibrio. Estos nuevos datos muestran claramente que el cúmulo de galaxias Virgo todavía está en proceso.
También prueban por primera vez que una de las galaxias brillantes en la región analizada, Messier 87, tiene un halo de estrellas muy extendido, que alcanza al menos 65 kpc. Esto es más del doble del tamaño de nuestra propia galaxia, la Vía Láctea.
Un grupo joven
A una distancia de aproximadamente 50 millones de años luz, el Cúmulo de Virgo es el cúmulo de galaxias más cercano. Se encuentra en la constelación zodiacal Virgo (La Virgen) y contiene muchos cientos de galaxias, que van desde galaxias elípticas gigantes y masivas y espirales como nuestra propia Vía Láctea, hasta galaxias enanas, cientos de veces más pequeñas que sus hermanos mayores. El astrónomo francés Charles Messier ingresó a 16 miembros del grupo Virgo en su famoso catálogo de nebulosas. El año pasado se publicó una imagen del núcleo del clúster obtenida con la cámara Wide Field Imager en el Observatorio ESO La Silla como PR Photo 04a / 03.
Se cree que los cúmulos de galaxias se formaron durante un largo período de tiempo por el ensamblaje de entidades más pequeñas, a través del fuerte tirón gravitacional de la materia oscura y luminosa. Se considera que el cúmulo de Virgo es un cúmulo relativamente joven porque estudios anteriores han revelado pequeños "subgrupos de galaxias" alrededor de las galaxias principales Messier 87, Messier 86 y Messier 49. Estos subgrupos aún no se han fusionado para formar un grupo más denso y más denso. cúmulo de galaxias más suave.
Observaciones recientes han demostrado que el llamado espacio "intracluster", la región entre galaxias en un cúmulo, está impregnado por una escasa "población de estrellas intracluster", que puede usarse para estudiar en detalle la estructura del cúmulo.
Errantes cósmicos
Los primeros descubrimientos de estrellas intragrupo en el cúmulo de Virgo fueron hechos por casualidad por la astrónoma italiana Magda Arnaboldi (Observatorio de Turín, Italia) y sus colegas, en 1996. Para estudiar los halos extendidos de galaxias en el cúmulo de Virgo, con el ESO New Telescopio tecnológico en La Silla, buscaron objetos conocidos como "nebulosas planetarias" [3].
Las nebulosas planetarias (PNe) se pueden detectar a grandes distancias desde sus líneas de emisión fuertes. Estas líneas de emisión estrechas también permiten una medición precisa de sus velocidades radiales. Las nebulosas planetarias pueden servir para investigar los movimientos de las estrellas en las regiones halo de galaxias distantes.
En su estudio, los astrónomos encontraron varias nebulosas planetarias aparentemente no relacionadas con ninguna galaxia, sino que se movían en el campo de gravedad de todo el cúmulo. Estos "vagabundos" pertenecían a una población de estrellas intracluster recientemente descubierta.
Desde estas primeras observaciones, se han descubierto varios cientos de estos vagabundos. Deben representar la punta del iceberg de una enorme población de estrellas que pululan entre las galaxias en estos enormes cúmulos. De hecho, como las nebulosas planetarias son la etapa final de las estrellas comunes de baja masa, como nuestro Sol, son representativas de la población estelar en general. Y como las nebulosas planetarias son bastante efímeras (unas pocas decenas de miles de años, un bombardeo en escalas de tiempo astronómicas), los astrónomos pueden estimar que una estrella en aproximadamente 8,000 millones de estrellas de tipo solar es visible como una nebulosa planetaria en cualquier momento dado. Por lo tanto, debe haber un número comparable de estrellas entre las galaxias como en las galaxias mismas. Pero debido a que están diluidos en un volumen tan grande, apenas son detectables.
Debido a que estas estrellas son predominantemente viejas, la explicación más probable de su presencia en el espacio intragrupo es que se formaron dentro de galaxias individuales, que posteriormente fueron despojadas de muchas de sus estrellas durante encuentros cercanos con otras galaxias durante las etapas iniciales de formación de cúmulos. Estas estrellas "perdidas" se dispersaron en el espacio intragrupo donde ahora las encontramos.
Por lo tanto, las nebulosas planetarias pueden proporcionar un control único sobre el número, tipo de estrellas y movimientos en regiones que pueden albergar una cantidad sustancial de masa. Sus movimientos contienen el registro fósil de la historia de la interacción de las galaxias y la formación del cúmulo de galaxias.
Midiendo la velocidad de las estrellas moribundas
El equipo internacional de astrónomos [2] continuó haciendo un estudio detallado de los movimientos de las nebulosas planetarias en el cúmulo de Virgo para determinar su estructura dinámica y compararla con simulaciones numéricas. Con este objetivo, llevaron a cabo un programa de investigación desafiante, destinado a confirmar candidatos de nebulosa planetaria intragrupo que encontraron anteriormente y medir sus velocidades radiales en tres regiones diferentes ("campos de estudio") en el núcleo del cúmulo Virgo.
Esto está lejos de ser una tarea fácil. La emisión en la línea principal de emisión de oxígeno de una nebulosa planetaria en Virgo es comparable a la de una bombilla de 60 vatios a una distancia de aproximadamente 6.6 millones de kilómetros, aproximadamente 17 veces la distancia promedio a la Luna. Además, las muestras de nebulosa planetaria intragrupo son escasas, con solo unas pocas decenas de nebulosas planetarias en un campo de cielo cuadrado de un cuarto de grado, aproximadamente del tamaño de la Luna. Por lo tanto, las observaciones espectroscópicas requieren telescopios y espectrógrafos de clase de 8 metros con un gran campo de visión. Por lo tanto, los astrónomos tuvieron que confiar en el espectrógrafo FLAMES-GIRAFFE en el VLT [4], con su resolución espectral relativamente alta, su campo de visión de 25 minutos de arco y la posibilidad de tomar hasta 130 espectros a la vez.
Los astrónomos estudiaron un total de 107 estrellas, entre las cuales se creía que 71 eran auténticos candidatos planetarios intragrupo. Observaron entre 21 y 49 objetos simultáneamente durante aproximadamente 2 horas por campo. Las tres partes del núcleo de Virgo encuestadas contienen varias galaxias brillantes (Messier 84, 86, 87 y NGC 4388) y una gran cantidad de galaxias más pequeñas. Fueron elegidos para representar diferentes entidades del grupo.
Las mediciones espectroscópicas podrían confirmar la naturaleza intracluster de 40 de las nebulosas planetarias estudiadas. También proporcionaron una gran cantidad de conocimiento sobre la estructura de esta parte del grupo Virgo.
En proceso
En el primer campo cerca de Messier 87 (M87), los astrónomos midieron una velocidad media cercana a 1250 km / sy una dispersión bastante pequeña alrededor de este valor. La mayoría de las estrellas en este campo están físicamente unidas a la galaxia brillante M87, de la misma manera que la Tierra está unida al Sol. Magda Arnaboldi explica: “Este estudio ha llevado al notable descubrimiento de que Messier 87 tiene un halo estelar en equilibrio dinámico aproximado de al menos 65 kpc, o más de 200,000 años luz. Esto es más del doble del tamaño de nuestra propia galaxia, la Vía Láctea, y no se conocía antes ".
La dispersión de la velocidad observada en el segundo campo, que está lejos de las galaxias brillantes, es mayor que en el primero en un factor cuatro. Esta dispersión muy grande, que indica que las estrellas se mueven en direcciones muy dispares a diferentes velocidades, también nos dice que este campo probablemente contiene muchas estrellas dentro del cúmulo cuyos movimientos apenas están influenciados por grandes galaxias. Los nuevos datos sugieren como una posibilidad tentadora que esta población de estrellas dentro del cúmulo podría ser el remanente de la interrupción de las galaxias pequeñas mientras orbitan M87.
La distribución de velocidad en el tercer campo, como se deduce de los espectros de LLAMAS, es nuevamente diferente. Las velocidades muestran subestructuras relacionadas con las grandes galaxias Messier 86, Messier 84 y NGC 4388. Lo más probable es que la gran mayoría de todas estas nebulosas planetarias pertenezcan a un halo muy extendido alrededor de Messier 84.
Ortwin Gerhard (Universidad de Basilea, Suiza), miembro del equipo, está encantado: “En conjunto, estas mediciones de velocidad confirman la opinión de que el Cúmulo de Virgo es un cúmulo de galaxias altamente no uniforme y no relajado, que consta de varias subunidades. Con el espectrógrafo FLAMES, hemos podido ver los movimientos en el Virgo Cluster, en un momento en que sus subunidades aún se están uniendo. ¡Y sin duda es una vista que vale la pena ver!
Más información
Los resultados presentados en este comunicado de prensa de ESO se basan en un trabajo de investigación ("Las distribuciones de velocidad de la línea de visión de las nebulosas planetarias intragluceras en el núcleo del cúmulo de Virgo" por M. Arnaboldi et al.) Que acaba de aparecer en la revista de investigación Astrophysical Journal Letters vol. 614, p. 33)
Notas
[1]: El comunicado de prensa de la Universidad de Basilea sobre este tema está disponible en http://www.zuv.unibas.ch/uni_media/2004/20041022virgo.html.
[2]: Los miembros del equipo son Magda Arnaboldi (INAF, Osservatorio di Pino Torinese, Italia), Ortwin Gerhard (Astronomisches Institut, Universit? T Basel, Suiza), Alfonso Aguerri (Instituto de Astrofísica de Canarias, España), Kenneth C. Freeman (Observatorio Mount Stromlo, ACT, Australia), Nicola Napolitano (Instituto Astronómico Kapteyn, Países Bajos), Sadanori Okamura (Departamento de Astronomía, Universidad de Tokio, Japón) y Naoki Yasuda (Instituto de Investigación de Rayos Cósmicos, Universidad) de Tokio, Japón).
[3]: Las nebulosas planetarias son estrellas similares al Sol en su fase final de muerte durante la cual expulsan sus capas externas al espacio circundante. Al mismo tiempo, desvelan su núcleo estelar pequeño y caliente que aparece como una "estrella enana blanca". La envoltura expulsada es iluminada y calentada por el núcleo estelar y emite fuertemente en líneas de emisión características de varios elementos, en particular oxígeno (en longitudes de onda de 495.9 y 500.7 nm). Su nombre se debe al hecho de que algunos de estos objetos cercanos, como la "Nebulosa con mancuernas" (ver foto de ESO PR 38a / 98) se asemejan a los discos de los planetas gigantes en el sistema solar cuando se ven con pequeños telescopios.
[4]: FLAMES, el espectrógrafo multielemento de matriz grande de fibra, se instala en el telescopio de la unidad VLT KUEYEN de 8,2 m. Es capaz de observar los espectros de una gran cantidad de objetos débiles individuales (o áreas de cielo pequeño) simultáneamente y cubre un campo de cielo de no menos de 25 minutos de arco de diámetro, es decir, casi tan grande como la Luna llena. Es el resultado de una colaboración entre ESO, el Observatoire de Paris-Meudon, el Observatoire de Genève-Lausanne y el Observatorio Anglo Australiano (AAO).
Fuente original: Comunicado de prensa de ESO
