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Los científicos han descubierto evidencia de que una galaxia se está tragando a otra galaxia

Gran Nube de Magallanes Una pequeña galaxia que orbita la Vía Láctea a una distancia de unos 160.000 años luz parece haberse tragado una galaxia más pequeña en algún momento del pasado cósmico.

En un nuevo estudio publicado el lunes en astronomía naturalUn equipo de astrónomos estudió la composición química de las estrellas gigantes rojas de 11 grupos de estrellas estrechamente relacionados llamados cúmulos globulares en la Gran Nube de Magallanes (LMC) para ver si alguno de los grupos se veía diferente a sus vecinos.

El resultado es la evidencia de una antigua colisión entre galaxias que dejó un solo cúmulo globular, NGC 2005, varado en una galaxia que «devora» su hábitat original.

¿qué hay de nuevo? – El astrónomo de la Universidad de Bolonia Alessio Mucciarelli y sus colegas analizaron imágenes de alta resolución de cúmulos globulares para sus espectros químicos. Los diferentes elementos químicos reflejan y absorben la luz en diferentes longitudes de onda, por lo que observar el espectro completo de luz de un objeto distante puede revelar de qué elementos está hecho y en qué proporciones.

Las estrellas están compuestas principalmente de hidrógeno, pero también contienen cantidades más pequeñas de otros elementos, que se habrían mezclado en la nube de gas a partir de la cual se formó originalmente la estrella. Las proporciones de esos elementos menos comunes pueden decirles a los astrónomos algo sobre el entorno en el que se formó la estrella.

Un cúmulo de estrellas como NGC 2005, cuyas huellas químicas se ven marcadamente diferentes de otros cúmulos globulares en su galaxia actual, pueden ser restos depositados de otros lugares.

«La composición química de la estrella es similar a su ADN, no hay forma de cambiarlo», dice Mucciarelli. inverso. «Entonces, la química de la estrella nos dice sobre el linaje de esta estrella, el gas a partir del cual se formó. Nuestro descubrimiento muestra que la NGC 2005 nació fuera de la LMC».

Imagen del Hubble de NGC 2005.NASA / STSCI

Basado en simulaciones por computadora, el LMC podría producir fácilmente cúmulos de estrellas con huellas químicas similares para cada cúmulo en el estudio, excepto para NGC 2005. Cuando los autores trabajaron al revés para averiguar qué tipo de entorno galáctico podría producir este cúmulo de estrellas, el único modelos que eran galaxias Small no produce muchas estrellas, especialmente las muy masivas. En otras palabras, NGC 2005 debe haberse formado en una galaxia diferente, no en la LMC.

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La mejor explicación para la existencia de NGC 2005 en el centro de una galaxia que realmente no le pertenece es que en algún momento del pasado cósmico, la LMC chocó con otra galaxia más pequeña.

Las fuerzas gravitacionales de esta fusión galáctica fueron suficientes para destrozar la galaxia más pequeña, pero debido a que los cúmulos globulares son tan pequeños y densamente empaquetados, NGC 2005 se las arregla para mantenerse unidos, solo para encontrarse atascado como un poco de escombros galácticos en el LMC. Hoy, el cúmulo de estrellas es el remanente de una catástrofe intergaláctica. O, como lo expresaron Mochiarelli y sus colegas, «el único testigo sobreviviente de este antiguo evento de fusión».

NGC 2005, que se encuentra a unos 750 años luz del centro del LMC, es mucho más bajo en minerales que sus grupos vecinos. En particular, NGC 2005 parece tener una proporción de hierro a hidrógeno mucho más baja y una proporción de zinc a hierro mucho más baja que los otros grupos esféricos en el LMC.

Los elementos más pesados ​​como el cobre, el hierro y el zinc a menudo se forman en supernovas o incluso en explosiones estelares más grandes llamadas hipernovas.

La cantidad y distribución de material en una galaxia recién formada determina con qué frecuencia, por ejemplo, se forman estrellas masivas y luego colapsan en explosiones de supernovas. Esto, a su vez, determina la cantidad de un elemento como el zinc que producirá la galaxia. El zinc se forma principalmente cuando las estrellas masivas (más de 30 veces la masa de nuestro Sol) colapsan en hipernovas, por lo que es posible que se haya formado un cúmulo de estrellas sin mucho zinc en una galaxia que no albergaba muchas estrellas masivas.

Según las simulaciones, la galaxia que dio a luz a NGC 2005 debería ser relativamente pequeña y ligera en términos de materia, alrededor del 1 por ciento del tamaño de la Gran Nube de Magallanes. Era comparable en tamaño y velocidad de formación estelar al puñado de galaxias enanas que todavía hoy orbitan la Gran Nube de Magallanes.

«La solución más probable es que esta galaxia exterior se fusionó con la LMC», dice Mucciarelli. «Es difícil encontrar otras soluciones posibles y realistas».

La Vía Láctea y sus satélites, muchos de los cuales están formados por fusiones galácticas.Wikimedia Commons

Aquí está el trasfondo: Los cosmólogos de hoy están seguros de entender cómo se forman las galaxias grandes: las galaxias más pequeñas chocan y se fusionan con galaxias más grandes anteriores, y el proceso se repite hasta que varias galaxias enanas eventualmente se suman a algo como la Vía Láctea o Andrómeda (que experimentarán su propia fusión en aproximadamente 4 a 10 mil millones de años). Fusiones como la de 2005 de NGC varada en la LMC es cómo crecen las galaxias. Pero NGC 2005 es la primera evidencia física del proceso que los astrónomos han encontrado hasta ahora.

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Hoy, la LMC es una de varias galaxias satélite que orbitan la Vía Láctea. Nuestra galaxia tiene aproximadamente un 1 por ciento de área, pero aún es lo suficientemente grande como para tener sus propios satélites, incluida la Pequeña Nube de Magallanes y entre 4 y 6 galaxias enanas muy débiles, las «galaxias de menor luminosidad, más antiguas y más grandes dominadas por materia oscura conocidas hasta ahora». Hasta la fecha, no tenemos forma de saber cuántas otras galaxias se ha tragado la Gran Nube de Magallanes en el pasado, escriben Mochiarelli y sus colegas.

Los astrónomos no tienen forma de saber cuándo ocurrió la fusión entre la Gran Nube de Magallanes y el hogar original de NGC 2005. El cúmulo globular tiene entre 12 y 13 mil millones de años, dice Mochiarelli, aproximadamente la misma edad que los otros cúmulos globulares en el Gran Nube de Magallanes. Sin embargo, los datos orbitales indican que la fusión fue hace mucho tiempo, incluso a escala galáctica.

La velocidad radial de NGC 2005, la velocidad a la que parece moverse en relación con los observadores en la Tierra, es aproximadamente la misma que la de los otros cúmulos globulares que orbitan el centro de la Gran Nube de Magallanes. Mochiarelli y sus colegas escriben que cualquier diferencia en sus órbitas «se ha desvanecido después de muchas órbitas dentro del potencial gravitacional de la Gran Nube de Magallanes».

Por qué eso importa – Hasta ahora, NGC 2005 es la única evidencia de una fusión galáctica que los astrónomos han encontrado utilizando las huellas químicas de las estrellas.

«Este resultado abre una nueva ventana en el estudio de los ensamblajes estelares de las lunas de la Vía Láctea, brindándonos una poderosa herramienta para reconstruir la historia del ensamblaje de pequeñas galaxias del Grupo Local», dice Mochiarelli.

Los resultados ayudan a confirmar lo que los cosmólogos han asumido durante mucho tiempo sobre las galaxias más pequeñas que se fusionan para formar galaxias más grandes, y muestran que el modelo se aplica incluso a las galaxias en la órbita de nuestra Vía Láctea.

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Entonces que – Mucciarelli y sus colegas esperan encontrar más restos de galaxias ardientes en la Gran Nube de Magallanes y otras galaxias cercanas. Un nuevo espectrómetro llamado MOONS en el Very Large Telescope del Observatorio Europeo Austral en el desierto de Atacama en Perú dará a los astrónomos «la herramienta ideal para estudiar la composición química de la gran cantidad de estrellas en Magallanes». nubes ”, dice.

Una nueva generación de telescopios de 30 metros, incluido el Very Large Telescope de ESO, que ahora está en construcción en Chile, vendrá con un espectrómetro de alta resolución que Mochiarelli espera usar para estudiar los espectros de estrellas incluso lejos de la Gran Nube de Magallanes. . Estos datos pueden eventualmente ayudar a los astrónomos a reconstruir una historia más detallada del Grupo Local, la vecindad de las galaxias de 3,2 millones de años luz de diámetro en las que se encuentra la Vía Láctea.

Resumen – Según el escenario cósmico estándar, las grandes galaxias que observamos hoy han alcanzado su masa actual a través de fusiones con las lunas de galaxias más pequeñas.1. Se espera que este proceso jerárquico tenga lugar a escalas más pequeñas para los propios satélites, que deberían acumularse a partir de la acumulación de bloques de construcción más pequeños.2. Nuestra mejor oportunidad para probar esta predicción es observar el satélite más grande de la Vía Láctea: la Gran Nube de Magallanes (LMC). Se han detectado galaxias más pequeñas orbitando la LMC3Y4, pero hasta ahora la única evidencia de interacciones mutuas se relaciona con la interacción orbital con la cercana Pequeña Nube de Magallanes, el más grande de los grandes satélites. En este trabajo, informamos el posible descubrimiento de un evento de fusión previo experimentado por la LMC con una galaxia con baja eficiencia de formación de estrellas y probable masa estelar similar a la de las galaxias esferoidales enanas. Este antiguo satélite LMC se disolvió por completo, depositando el antiguo cúmulo globular NGC 2005 como parte de sus escombros. Este cúmulo globular, el único testigo sobreviviente de este antiguo evento de fusión, es reconocible por su extraña composición química. Este descubrimiento es una evidencia observacional de que el proceso de agrupamiento jerárquico también sirvió para dar forma a nuestros satélites más cercanos.