La Vía Láctea ya está comenzando a digerir las nubes de Magallanes, comenzando con sus halos protectores de gas caliente
Las galaxias masivas como nuestra Vía Láctea ganan masa al absorber galaxias más pequeñas. La Gran Nube de Magallanes y la Pequeña Nube de Magallanes son galaxias enanas irregulares que están unidas gravitacionalmente a la Vía Láctea. Ambas nubes están distorsionadas por la gravedad de la Vía Láctea y los astrónomos creen que la Vía Láctea está en proceso de digerir ambas galaxias.
Un nuevo estudio dice que ese proceso ya está sucediendo y que la Vía Láctea está disfrutando de los halos de gas de las Nubes de Magallanes como aperitivo, creando una característica llamada Corriente de Magallanes mientras come. También explica un misterio de hace 50 años: ¿Por qué la Corriente de Magallanes es tan masiva?
los Nubes de Magallanes han estado orbitando la Vía Láctea durante miles de millones de años. Esa interacción ha creado una corriente masiva de gas llamada Arroyo de Magallanes , la estructura gaseosa dominante en la Vía Láctea, para extenderse a través del cielo desde las Nubes hasta la Vía Láctea. No podemos verlo a simple vista, pero está ahí.
Pero los científicos han luchado por responder una pregunta importante sobre esta corriente: ¿Por qué es tan masiva?
'La corriente es un acertijo de 50 años'.
Andrew Fox, coautor, astrónomo de STScI
Un equipo de científicos cree tener la respuesta. Están presentando su trabajo en un nuevo artículo titulado ' La Corona de Magallanes como clave para la formación de la Corriente de Magallanes . ' Se publicó en la revista Nature y el autor principal es Scott Lucchini, estudiante de posgrado en el departamento de física de UW-Madison.
La Corriente de Magallanes es una nube de gas de alta velocidad que se extiende por el cielo. Se extiende más allá de los 100 grados, desde las Nubes de Magallanes Grandes y Pequeñas hasta el polo sur de la Vía Láctea. Fue visto por primera vez en 1965 y sus patrones de velocidad eran diferentes a los de la Vía Láctea. Al principio, los científicos no se dieron cuenta de que incluso tenía alguna conexión con las Nubes de Magallanes. Los investigadores pensaron que era solo un nube de gas de alta velocidad . Las nubes de gas de alta velocidad son comunes en el halo de la Vía Láctea y, de hecho, se puede pensar en la Corriente de Magallanes como una colección de estas nubes.
Esta ilustración muestra las Nubes de Magallanes, la Corriente de Magallanes y la Vía Láctea. También muestra algunas otras características, como el brazo principal de Stream y las burbujas de Fermi. Créditos de imagen: NASA, ESA y L. Hustak (STScI)
Una cuestión central en torno a la Corriente de Magallanes se refiere a su masa. Es más de mil millones de veces más masivo que el Sol, y los astrónomos no han podido averiguar por qué.
'Los modelos existentes de la formación de la Corriente de Magallanes están desactualizados porque no pueden dar cuenta de su masa', dice Scott Lucchini , estudiante de posgrado en el departamento de física de UW-Madison, primer autor del artículo.
'Es por eso que presentamos una nueva solución que es excelente para explicar la masa del flujo, que es la pregunta más urgente a resolver', agrega. Elena D'Onghia , profesor de astronomía en UW-Madison que supervisó la investigación.
La imagen (a) de la izquierda del estudio son datos H1 del Magellanic Stream. El color indica la velocidad del gas y el brillo indica las columnas de densidad del gas. (b) a la derecha muestra el resultado del modelado que incluye la Corona de Magallanes y la corona caliente de la Vía Láctea. Muestra la ubicación espacial actual y la velocidad de ambas nubes, y el gradiente de velocidad del gas a lo largo de la corriente. Crédito de la imagen: Lucchini et al, 2020.
Los modelos astronómicos más antiguos mostraron que la Corriente de Magallanes es el resultado de las mareas gravitacionales y del empuje y tracción de las galaxias. A medida que las Nubes de Magallanes se acercaron a la Vía Láctea y comenzaron a orbitar, la gravedad extrajo material directamente de las Nubes Grandes y Pequeñas para formar la Corriente. Como escriben los autores en su artículo, “aunque durante mucho tiempo se sospechaba que las fuerzas de las mareas y pelado por presión de ariete contribuido a la formación de la corriente de Magallanes, los modelos no han podido proporcionar una comprensión completa de sus orígenes '.
Los modelos más antiguos asumían que el gas en la Corriente provenía principalmente de la Pequeña Nube de Magallanes, porque esa nube no tenía suficiente gravedad para retener su gas. Esos modelos tuvieron éxito en parte, ya que predijeron el tamaño y la forma de la Corriente de Magallanes. Pero no podían explicar la masa y solo podían explicar una décima parte de la masa del arroyo. Tampoco pudieron explicar la estructura fragmentada de la Corriente y por qué el gas de ambas Nubes estaba presente en la Corriente.
Aquí es donde halos galácticos Adelante.
Los astrónomos conocen los halos galácticos desde hace un tiempo. Una galaxia como la Vía Láctea tiene un halo masivo que se extiende mucho más allá de su forma de espiral. El halo tiene tres componentes: el halo estelar; la corona de gas; y el halo de materia oscura. Este trabajo se refiere a la corona de gas, también llamada halo de gas.
La estructura de una galaxia como la Vía Láctea. Crédito de la imagen: K Brauer.
Lo que los astrónomos no se dieron cuenta es que las Nubes de Magallanes eran lo suficientemente grandes como para tener su propia gas halos . Ese es un descubrimiento reciente y los modelos más antiguos son anteriores a ese conocimiento. Para D’Onghia y su equipo, eso marcó la diferencia. Se dieron cuenta de que la presencia de estos halos alteraría drásticamente la forma en que se formó la Corriente de Magallanes.
El autor principal, Scott Lucchini, realizó algunas nuevas simulaciones por computadora de la Corriente de Magallanes. Dividió la creación del Arroyo en dos períodos.
En el primer período, las Nubes de Magallanes Grande y Pequeña están lejos de la Vía Láctea, pero se mueven juntas a través del espacio. Durante ese tiempo, el LMC está extrayendo gas del SMC durante miles de millones de años. Ese gas robado más tarde constituiría entre el 10% y el 20% de la Corriente de Magallanes.
Luego vino el segundo período de tiempo, cuando las Nubes estaban más cerca de la Vía Láctea y comenzaron a orbitarla. Durante ese tiempo, la Vía Láctea comenzó a extraer material de la corona de gas de las Nubes, creando el enorme arco de la Corriente de Magallanes.
'Este trabajo redefine nuestra comprensión de cómo el gas se acumula en la Vía Láctea y forma el depósito para la formación de estrellas en el futuro'.
Coautor Joss Bland-Hawthorn, Director del Instituto de Astronomía de Sydney.
Este nuevo modelo explica mucho mejor la masa de la Corriente de Magallanes. Pero va aún más lejos. Hace un mejor trabajo al explicar la forma de filamento de la Corriente y muestra cómo la Corriente se compone principalmente del gas ionizado más energético, en lugar de no ionizado.
Esta figura del estudio muestra cómo se acumulan cuatro modelos diferentes en la producción de la masa observada de la Corriente de Magallanes, que es aproximadamente 1,3 en la escala de la derecha. A la izquierda está el presupuesto de masas para el brazo principal y a la derecha está el presupuesto de masas para la corriente final. Para ambos segmentos de la corriente, los primeros tres modelos no tienen en cuenta la masa total. La barra más a la derecha a cada lado representa el modelo más nuevo, que se alinea bien con las mediciones de la masa de Stream. Crédito de la imagen: Lucchini et al, 2020.
Quizás aún más importante, explica la falta de estrellas en Stream. Dado que el material que forma la Corriente proviene de la corona de gas y no del cuerpo principal de las Nubes de Magallanes, no hay estrellas. Estos resultados de simulación también concuerdan con algunos investigación previa , lo que muestra que el material en el brazo principal de la corriente de Magallanes es predominantemente de la Pequeña Nube de Magallanes. Ese material habría sido tomado del SMC por el LMC en la primera fase, y luego en el Brazo Principal.
Esta es una imagen en mosaico de una vista de borde de la Vía Láctea, mirando hacia el abultamiento central. Superpuestas sobre él hay imágenes de radiotelescopio, de color rosa, de la Corriente de Magallanes alargada en forma de arco debajo del plano de la galaxia y el Brazo Principal destrozado y fragmentado que cruza el plano de la galaxia y se extiende por encima de él. Estas nubes de gas se están separando gravitacionalmente como caramelo de las Nubes de Magallanes Pequeñas y Grandes, galaxias satélites de nuestra Vía Láctea, que aparecen como grupos brillantes dentro del gas. La fuente de la Corriente de Magallanes en forma de cinta fue descubierta por el Telescopio Espacial Hubble de la NASA / ESA hace unos cinco años, y se descubrió que provenía de ambas Nubes de Magallanes. Sin embargo, la fuente del brazo principal seguía siendo un misterio. El equipo descubrió que el gas coincide con el contenido de la Pequeña Nube de Magallanes. Créditos de imagen: NASA, ESA, A. Fox (STScI), D. Nidever et al., NRAO / AUI / NSF y A. Mellinger, Leiden-Argentine-Bonn (LAB) Survey, Parkes Observatory, Westerbork Observatory, Arecibo Observatory, y A. Feild ( STScI )
“La corriente es un rompecabezas de 50 años”, dice Andrew Fox, uno de los coautores del estudio y astrónomo del Instituto de Ciencias del Telescopio Espacial, que opera el Telescopio Espacial Hubble. “Nunca tuvimos una buena explicación de su origen. Lo que es realmente emocionante es que ahora nos estamos acercando a una explicación '.
Sin embargo, el trabajo no termina aquí. Ahora que las simulaciones han llegado a una posible explicación de la masa de la Corriente de Magallanes, se puede probar mediante observación. Si hay una corona de gas alrededor de las Nubes de Magallanes, el Telescopio Espacial Hubble debería poder ver sus signos reveladores. Lo hará observando la luz ultravioleta de los cuásares de fondo.
“La Corona de Magallanes será claramente observable a través de la absorción en estados altamente ionizados de carbono y silicio (C IV y Si IV) en los espectros ultravioleta de los cuásares de fondo que se encuentran cerca del LMC en el cielo”, escriben los autores en su artículo. Añaden que '... las líneas de visión de cuásar de fondo ofrecen la posibilidad de detecciones inequívocas de la Corona de Magallanes, porque no están contaminadas por el material interestelar de la LMC'.
De hecho, algunas observaciones ya han insinuado la presencia de una corona que rodea a las Nubes. Con una idea más clara de qué buscar para probar la existencia de la corona, deberíamos obtener una imagen más completa de la Vía Láctea y su entorno galáctico en el futuro cercano.
“Este trabajo redefine nuestra comprensión de cómo el gas se acumula en la Vía Láctea y forma el depósito para la futura formación de estrellas”, dice Joss Bland-Hawthorn, coautor del artículo y director del Instituto de Astronomía de Sydney en Australia.
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