Cómo se da forma a una galaxia espiral.


Los campos magnéticos en NGC 1086, o M77, se muestran como líneas de corriente sobre una imagen compuesta de luz visible y rayos X de la galaxia del telescopio espacial Hubble, la matriz espectroscópica nuclear y el Sloan Digital Sky Survey. Los campos magnéticos se alinean a lo largo de los brazos espirales masivos (24,000 años luz de diámetro (0.8 kiloparsecs)), lo que implica que las fuerzas gravitacionales que crearon la forma de la galaxia también están comprimiendo su campo magnético. Esto apoya la teoría principal de cómo los brazos espirales son forzados a su forma icónica conocida como “teoría de ondas de densidad”. SOFIA estudió la galaxia usando luz infrarroja lejana (89 micras) para revelar las facetas de sus campos magnéticos, ya que las observaciones anteriores usando observaciones visibles y los radiotelescopios no los pudieron detectar.
Créditos: NASA / SOFIA; NASA / JPL-Caltech / Roma Tre Univ.

Nuestra galaxia, la Vía Láctea, tiene una elegante forma espiral con largos brazos llenos de estrellas, pero la forma exacta en que tomó esta forma ha desconcertado a los científicos. Nuevas observaciones de otra galaxia arrojan luz sobre cómo las galaxias en forma de espiral como la nuestra, obtienen su forma icónica.

Los campos magnéticos juegan un papel importante en la configuración de estas galaxias, según una investigación del Observatorio Estratosférico de Astronomía Infrarroja, o SOFIA. Los científicos midieron campos magnéticos a lo largo de los brazos espirales de la galaxia llamada NGC 1068 o M77. Los campos se muestran como líneas de corriente que siguen de cerca los brazos circulares.

“Los campos magnéticos son invisibles, pero pueden influir en la evolución de una galaxia”, dijo Enrique López-Rodríguez, científico de la Asociación de Investigación Espacial de las Universidades en el Centro de Ciencias SOFIA en el Centro de Investigación Ames de la NASA en el Silicon Valley de California. “Tenemos una buena comprensión de cómo la gravedad afecta a las estructuras galácticas, pero apenas estamos comenzando a aprender el papel que juegan los campos magnéticos”.

La galaxia M77 se encuentra a 47 millones de años luz de distancia en la constelación de Cetus. Tiene un agujero negro activo supermasivo en su centro, que es dos veces más grande que el agujero negro en el corazón de nuestra galaxia, la Vía Láctea. Los brazos giratorios están llenos de polvo, gas y áreas de intensa formación estelar llamadas estallidos estelares.

Las observaciones infrarrojas de SOFIA revelan lo que los ojos humanos no pueden captar: campos magnéticos que siguen de cerca los brazos espirales llenos de estrellas recién nacidas. Esto apoya la teoría principal de cómo estos brazos son forzados a su forma icónica conocida como “teoría de ondas de densidad”. Establece que el polvo, el gas y las estrellas en los brazos no están fijos en su lugar como las aspas de un ventilador. En cambio, el material se mueve a lo largo de los brazos a medida que la gravedad lo comprime, como elementos en una cinta transportadora.

La alineación del campo magnético se extiende a lo largo de los brazos masivos, aproximadamente 24,000 años luz de diámetro. Esto implica que las fuerzas gravitacionales que crearon la forma espiral de la galaxia también están comprimiendo su campo magnético, lo que respalda la teoría de la onda de densidad. Los resultados se publican en Astrophysical Journal.

“Esta es la primera vez que vemos campos magnéticos alineados, a escalas tan grandes con el nacimiento actual de estrellas en los brazos espirales”, dijo López-Rodríguez. “Siempre es emocionante tener evidencia de observación que respalde las teorías”.

Los campos magnéticos celestes son notoriamente difíciles de observar. El instrumento más nuevo de SOFIA, la cámara de banda ancha aerotransportada de alta resolución o HAWC +, utiliza luz infrarroja lejana para observar los granos de polvo celeste, que se alinean perpendicularmente a las líneas de campo magnético. A partir de estos resultados, los astrónomos pueden inferir la forma y dirección del campo magnético invisible. La luz infrarroja lejana proporciona información clave sobre los campos magnéticos porque la señal no está contaminada por la emisión de otros mecanismos, como la luz visible dispersa y la radiación de partículas de alta energía. La capacidad de SOFIA para estudiar la galaxia con luz infrarroja lejana, específicamente a la longitud de onda de 89 micras, reveló facetas previamente desconocidas de sus campos magnéticos. Se necesitan más observaciones para comprender cómo los campos magnéticos influyen en la formación y evolución de otros tipos de galaxias, como las de formas irregulares.

SOFIA, el Observatorio Estratosférico de Astronomía Infrarroja, es un avión Boeing 747SP modificado para transportar un telescopio de 106 pulgadas de diámetro. Es un proyecto conjunto de la NASA y el Centro Aeroespacial Alemán, DLR. El Centro de Investigación Ames de la NASA en el Silicon Valley de California administra el programa SOFIA, las operaciones científicas y misioneras en cooperación con la Asociación de Investigación Espacial de las Universidades con sede en Columbia, Maryland, y el Instituto Alemán SOFIA (DSI) en la Universidad de Stuttgart. El avión se mantiene y opera desde el Edificio 703 del Centro de Investigación de Vuelo Armstrong de la NASA, en Palmdale, California. El instrumento HAWC + fue desarrollado y entregado a la NASA por un equipo de varias instituciones dirigido por el Laboratorio de Propulsión a Chorro en Pasadena, California.