El telescopio Hubble reveló una impresionante nueva formación estelar en la galaxia fantasma

Una impresionante imagen del experimentado aparato de la NASA muestra los brazos de la galaxia espiral M74 salpicados de regiones rosadas de formación estelar reciente. Esta galaxia, también conocida como la galaxia fantasma, se encuentra a unos 32 millones de años luz de la Tierra en la constelación de Piscis. Se trata de una vista familiar para el Hubble.

Las hermosas flores rojizas que se extienden por M74 son en realidad enormes nubes de gas hidrógeno. Están hechos para brillar por la radiación ultravioleta de estrellas jóvenes y calientes incrustadas dentro de ellos. Estas regiones, a las que los astrónomos se refieren como regiones H II, marcan la ubicación de la formación estelar reciente y son un objetivo importante para los telescopios espaciales y terrestres. La cámara avanzada para encuestas del Hubble, que recopiló los datos en esta imagen, incluso tiene un filtro especialmente diseñado para seleccionar solo esta longitud de onda de luz roja específica.

Un conjunto de observaciones que investigan la evolución de las galaxias espirales como M74, proporcionó los datos para esta imagen. Esta exploración tiene como objetivo obtener información sobre la historia de la formación de estrellas en estas espirales. Para ello, los astrónomos analizaron cúmulos de estrellas para fechar las diferentes partes de las galaxias espirales, lo que les permitió comprender cómo se ensamblaron las galaxias a lo largo del tiempo. También exploraron la distribución del polvo en las galaxias espirales, visible en esta imagen como hilos oscuros que se enrollan a lo largo de los brazos espirales de M74.

Además de su búsqueda para comprender la historia de las galaxias espirales, los astrónomos también observaron M74 para complementar las observaciones de otros telescopios. La combinación de observaciones del mismo objeto de diferentes telescopios en todo el espectro electromagnético proporciona mucha más información a los astrónomos que las observaciones de un solo telescopio. Las observaciones de Hubble también allanaron el camino para futuros instrumentos. M74 fue uno de los primeros objetivos del nuevo y poderoso telescopio espacial James Webb de NASA/ESA/CSA .

Misteriosos destellos de energía de radio que desaparecen en un abrir y cerrar de ojos fueron captados también por el Hubble. Se denominan ráfagas rápidas de radio (FRB) , y los astrónomos han detectado aproximadamente 1000 de ellas en los últimos 20 años. Pero van y vienen tan rápido que los investigadores solo han podido rastrear alrededor de 15 de ellos hasta sus galaxias de origen. Todos son masivos y están lejos de la Tierra. Después de eso, su rastro se enfría. Los astrónomos no han podido rastrear las ráfagas hasta los vecindarios donde se emitieron las ondas de radio. Su ubicación podría ofrecer pistas sobre la causa de uno de los eventos más enigmáticos de la astronomía moderna.

Los astrónomos ahora están usando el Telescopio Espacial Hubble como un detective intergaláctico en la pista de este misterio cósmico. Con Hubble, han rastreado cinco FRB hasta los brazos espirales de cinco galaxias distantes. Pero, sorprendentemente, estos poderosos eventos no provienen de las regiones más brillantes, que brillan con la luz de las grandes estrellas. Estas pistas ayudan a los investigadores a descartar varias explicaciones posibles para las llamaradas brillantes, como las muertes explosivas de las estrellas más jóvenes y masivas. Los resultados de los investigadores favorecen una teoría cada vez más popular, que los estallidos provienen de magnetares, restos intensamente magnéticos de estrellas muertas colapsadas.

Usando el Hubble, los astrónomos han rastreado las ubicaciones de cinco explosiones de radio breves y poderosas hasta los brazos espirales de cinco galaxias distantes. Llamados ráfagas de radio rápidas (FRB, por sus siglas en inglés), estos eventos extraordinarios generan tanta energía en una milésima de segundo como el Sol en un año. Debido a que estos pulsos de radio transitorios desaparecen en mucho menos que un abrir y cerrar de ojos, los investigadores han tenido dificultades para rastrear de dónde provienen, y mucho menos determinar qué tipo de objeto u objetos los están causando.

Por lo tanto, la mayoría de las veces, los astrónomos no saben exactamente dónde buscar. Localizar de dónde provienen estas explosiones y, en particular, de qué galaxias se originan, es importante para determinar qué tipo de eventos astronómicos desencadenan destellos de energía tan intensos. La nueva encuesta del Hubble de ocho FRB ayuda a los investigadores a reducir la lista de posibles fuentes de FRB.

El primer FRB se descubrió en datos archivados registrados por el radioobservatorio de Parkes el 24 de julio de 2001. Desde entonces, los astrónomos han descubierto hasta 1000 FRB, pero solo han podido asociar aproximadamente 15 de ellos con galaxias particulares.

“Nuestros resultados son nuevos y emocionantes. Esta es la primera vista de alta resolución de una población de FRB, y Hubble revela que cinco de ellos están localizados cerca o en los brazos espirales de una galaxia”, dijo Alexandra Mannings de la Universidad de California en Santa Cruz, autora principal del estudio. “La mayoría de las galaxias son masivas, relativamente jóvenes y aún forman estrellas. Las imágenes nos permiten tener una mejor idea de las propiedades generales de la galaxia anfitriona, como su masa y la tasa de formación de estrellas, así como investigar lo que está sucediendo en la posición FRB porque el Hubble tiene una resolución tan buena”, agregó la experta.

En el estudio del Hubble, los astrónomos no solo las identificaron como galaxias anfitrionas, sino que también identificaron los tipos de ubicaciones de las que se originaron. Hubble observó una de las ubicaciones de FRB en 2017 y las otras siete en 2019 y 2020. “No sabemos qué causa los FRB, por lo que es realmente importante usar el contexto cuando lo tenemos”, dijo el miembro del equipo Wen-fai Fong de la Universidad Northwestern en Evanston, Illinois. “Esta técnica ha funcionado muy bien para identificar los progenitores de otros tipos de transitorios, como las supernovas y los estallidos de rayos gamma. Hubble también jugó un papel importante en esos estudios”, remarcó.

Las galaxias del estudio del Hubble existieron hace miles de millones de años. Los astrónomos, por lo tanto, están viendo las galaxias como aparecían cuando el universo tenía aproximadamente la mitad de su edad actual. Muchos de ellos son tan masivos como nuestra Vía Láctea. Las observaciones se realizaron en luz ultravioleta e infrarroja cercana con la Wide Field Camera 3 del Hubble. La luz ultravioleta rastrea el brillo de estrellas jóvenes ensartadas a lo largo de los brazos sinuosos de una galaxia espiral. Los investigadores utilizaron las imágenes del infrarrojo cercano para calcular la masa de las galaxias y encontrar dónde residen las poblaciones de estrellas más antiguas.

Las imágenes muestran una diversidad de estructuras de brazos en espiral, desde enrolladas estrechamente hasta más difusas, que revelan cómo se distribuyen las estrellas a lo largo de estas características prominentes. Los brazos espirales de una galaxia trazan la distribución de estrellas jóvenes y masivas. Sin embargo, las imágenes del Hubble revelan que las FRB que se encuentran cerca de los brazos espirales no provienen de las regiones más brillantes, que brillan con la luz de las grandes estrellas. Las imágenes ayudan a respaldar la idea de que las FRB probablemente no se originan en las estrellas más jóvenes y masivas.

Estas pistas ayudaron a los investigadores a descartar algunos de los posibles desencadenantes de estos tipos de destellos brillantes, incluidas las muertes explosivas de las estrellas más jóvenes y masivas, que generan estallidos de rayos gamma y algunos tipos de supernovas. Otra fuente poco probable es la fusión de estrellas de neutrones, los núcleos aplastados de estrellas que terminan sus vidas en explosiones de supernova. Estas fusiones tardan miles de millones de años en ocurrir y generalmente se encuentran lejos de los brazos espirales de galaxias más antiguas que ya no forman estrellas.

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