Un equipo de investigadores ha descubierto una compleja red de estructuras filamentosas en la Vía Láctea. Las estructuras están hechas de gas hidrógeno atómico. Y todos sabemos que las estrellas están compuestas principalmente de gas hidrógeno.
Todo ese potencial de hidrógeno no solo es materia de estrellas futuras, el equipo descubrió que su estructura filamentosa también es una huella histórica de algunos de los acontecimientos en la Vía Láctea.
El documento que anuncia este hallazgo se titula “ La historia de la dinámica y la retroalimentación estelar revelada por la estructura filamentaria HI en el disco de la Vía Láctea. El investigador principal es Juan Diego Soler del Instituto de Astronomía Max Planck (MPIA). El artículo se publica en la revista Astronomy and Astrophysics.
Los autores presentan su artículo diciendo: “El hidrógeno atómico neutro difuso (HI) es la matriz dentro de la cual residen las nubes formadoras de estrellas y el medio que absorbe la energía inyectada por los vientos estelares, la radiación ionizante y las supernovas. La observación de su distribución y dinámica proporciona una evidencia crucial para comprender el ciclo de energía y materia en el medio interestelar (ISM).
El estudio se basa en un proyecto MPIA llamado THOR (La línea HI / OH / Recombination). THOR es una encuesta basada en la famosa línea H1 o línea de hidrógeno. los Línea H1 es una parte de las observaciones astronómicas de uso frecuente. Se basa en la línea espectral producida por los átomos de hidrógeno neutros cuando cambia su estado energético. La línea H1 tiene una longitud de onda de 21 cm, que se observa fácilmente con radiotelescopios y puede penetrar el polvo interestelar que bloquea la luz visible.
'Estamos reconstruyendo la historia de la Vía Láctea utilizando las nubes de gas hidrógeno atómico'.
Juan Diego Soler, Lead Researcher, MPIA
Debido a las propiedades de la línea H1 y la Matriz muy grande (VLA) que recopiló los datos para THOR, la encuesta proporciona mapas de distribución de gas en la Vía Láctea interior 'que tienen la resolución espacial más alta hasta la fecha', según un presione soltar .
“La última incorporación al conjunto de datos de THOR es nuestro lanzamiento de datos 2 que incluye un censo del hidrógeno atómico neutro con una resolución angular de 40 segundos de arco, explica Henrik Beuther, quien lidera el proyecto THOR en MPIA, explicado en el comunicado.
El coautor Yuan Wang fue en parte responsable del procesamiento de los datos de THOR para este estudio. “Usamos la famosa línea espectral de hidrógeno ubicada en una longitud de onda de 21 cm”, explica Yuan Wang. “Estos datos también proporcionan la velocidad del gas en la dirección de observación. Combinado con un modelo de cómo el gas en el disco de la Vía Láctea gira alrededor de su centro, incluso podemos inferir distancias ”, agregó Wang. Gracias a la alta resolución en las observaciones de THOR, fueron posibles estudios completamente nuevos.
El autor principal, Soler, también fue responsable del procesamiento de los datos de THOR. Aplicó un algoritmo a los datos para tener una mejor visión de la distribución del hidrógeno. El algoritmo fue el mismo que se utilizó en el análisis de imágenes de satélite y el reconocimiento de caracteres. Ese algoritmo reveló la naturaleza filamentaria detallada del hidrógeno.
La mayoría de los filamentos de hidrógeno son paralelos al disco de la Vía Láctea. Una de las vías del hidrógeno, que Soler llamó Magdalena en honor al río más largo de su país natal, Colombia, tiene 3.000 años luz de longitud. A esa longitud, podría ser una de las estructuras más grandes de toda la galaxia.
“Maggie [Magdalena] podría ser el objeto coherente más grande conocido en la Vía Láctea. En los últimos años, los astrónomos han estudiado muchos filamentos moleculares, pero Maggie parece ser puramente atómica. Debido a su afortunada posición en la Vía Láctea, tenemos la suerte de haber podido detectarlo ”, dijo Jonas Syed, un Ph.D. estudiante de MPIA, que también forma parte del equipo de THOR.
Esta figura del estudio muestra el filamento de Magdalena, un filamento de hidrógeno atómico de 3.000 años luz de largo. El panel superior muestra mediciones en diferentes canales de velocidad. El panel central muestra datos de observaciones de Magdalena procesadas con lo que se llama un arpillera técnica. El panel inferior muestra espectros hacia las posiciones indicadas por las cruces en el panel superior. Crédito de la imagen: Wang et al., 2020.
Pero Maggie no atrajo la mayor atención. En cambio, los investigadores estaban interesados en un grupo de filamentos de hidrógeno verticales.
Lo que pasa con la Vía Láctea es que está rotando. Y esa rotación debería estirar los filamentos de hidrógeno en paralelo y en el mismo plano que la Vía Láctea. Entonces, ¿por qué un grupo de filamentos es vertical?
“Como en la masa de pizza giratoria, esperábamos que la mayoría de los filamentos fueran paralelos al plano y estirados por la rotación. Pero cuando encontramos muchos filamentos verticales alrededor de regiones conocidas por su alta actividad de formación de estrellas, supimos que estábamos en algo. Algún proceso debe haber estado expulsando material del plano galáctico ”, explicó Soler.
Ese proceso probablemente fue de estrellas masivas que explotan como supernovas al final de sus vidas.
Esas estrellas masivas tienen poderosos vientos estelares con el poder de dar forma a su entorno, incluido el hidrógeno, que se empuja fácilmente. La radiación ionizante de las estrellas ayuda al proceso. Esto lo lleva de nuevo a la línea H1.
Esta figura del estudio muestra una de las Regiones de interés (ROI) del estudio. Un ROI contiene filamentos que son verticales u orientados perpendicularmente al disco galáctico. Los círculos amarillos corresponden a las posiciones y tamaños de los remanentes de supernova en un catálogo. Crédito de la imagen: Wang et al., 2020
La línea H1 se ha utilizado para todo tipo de observaciones, incluida la búsqueda e identificación de las capas de gas alrededor de las estrellas que se han convertido en supernovas. Las poderosas ondas de choque de la supernova chocan contra el gas hidrógeno, lo que hace que se acumule en grupos y, a veces, desencadena la formación de nuevas estrellas. Pero eso no es exactamente lo que sucedió con los filamentos verticales que encontró THOR.
La mayoría de los filamentos verticales de hidrógeno atómico se encuentran en regiones que tienen una larga historia conocida de formación estelar. Varias generaciones de estrellas y supernovas han dado forma a la región, y el equipo de investigadores relacionó los filamentos verticales con eventos que ocurrieron mucho antes de que las cáscaras formadas por las supernovas.
“Lo más probable es que estemos mirando el remanente de muchas capas más antiguas que explotaron cuando alcanzaron el borde del disco galáctico, se acumularon durante millones de años y permanecen coherentes gracias a los campos magnéticos”, explica Soler.
Reconstrucción de la distribución de gas hidrógeno en una parte de la Vía Láctea basada en las observaciones del estudio THOR. Esto se aproxima a lo que vería un observador desde la parte superior de la galaxia. Los colores corresponden a la densidad del hidrógeno atómico. Las bandas grises indican los brazos espirales de la Vía Láctea. Las cruces ubican nubes de gas ionizado que marcan las regiones de formación de estrellas de gran masa. Wang et al., 2020.
Este estudio nos da una nueva mirada a algunos de los procesos dinámicos que tienen lugar en las galaxias. Vincula las observaciones con los procesos físicos que hacen que el gas se acumule y luego formen nuevas estrellas. 'Nuestros resultados indican que una caracterización sistemática de la morfología de emisión hacia el plano galáctico proporciona un vínculo inexplorado entre las observaciones y el comportamiento dinámico del medio interestelar, desde el efecto de la dinámica galáctica a gran escala hasta las fuentes galácticas impulsadas por SNe'. los autores escriben en su artículo.
“Las galaxias son sistemas dinámicos complejos y es difícil obtener nuevas pistas. Los arqueólogos reconstruyen civilizaciones a partir de las ruinas de ciudades. Los paleontólogos reconstruyen ecosistemas antiguos a partir de huesos de dinosaurios. Estamos reconstruyendo la historia de la Vía Láctea utilizando las nubes de gas hidrógeno atómico ”, concluye Soler.
El equipo cree que su metodología se puede aplicar a otras regiones de la galaxia para revelar la naturaleza de las estructuras de hidrógeno atómico neutral. ¿Habrá más Magdalenas?
“La naturaleza estadística de nuestro estudio revela tendencias generales en la estructura del gas atómico en la Galaxia y motiva observaciones adicionales de alta resolución de la emisión de HI en otras regiones de la Galaxia”, escriben los autores en su conclusión. 'Nuestros resultados demuestran que medir la orientación de las estructuras filamentarias en el plano galáctico es una herramienta prometedora para revelar la huella de la dinámica galáctica, la retroalimentación estelar y los campos magnéticos en la estructura observada de la Vía Láctea y otras galaxias'.
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