Az9: un disco estable en rotación

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¿Cuál es el soporte estructural de las galaxias lejanas formadoras de estrellas? ¿Rotación como en la Vía Láctea? ¿o movimientos aleatorios radiales, como en galaxias elípticas? Este artículo técnico lo cuenta: 👉 https://arxiv.org/abs/2306.10450 y explicación para todo público 👇 1/7

Az9 es una galaxia polvorienta encontrada por Gran Telescopio Milimétrico Alfonso Serranoque el telescopio espacial Hubble registra como 3 imágenes independientes, debido a las distorsiones provocadas por un cúmulo de galaxias que se encuentra en la línea de visión entre ella y nosotros (efecto lente gravitatoria). 2/7

En blanco y negro se muestra la imagen de HST en luz a 1.6micras (infrarrojo). Los contornos rojos marcan la detección del GTM a 1.1mm. Las imágenes múltiples de Az9 se deben a la distorsión de la luz ejercida por la gravedad del cúmulo de galaxias MACS0717.5+3745, que se encuentra en la línea de visión entre nosotros y Az9. Crédito ESA/Hubble y NASA, Alexandra Pope (UMass-Amherst). Figura publicada en Pope et al. 2017, ApJ, 838, 137.

Con el observatorio ALMA medimos la distancia, morfología, rotación y turbulencia del medio interestelar de Az9, que forma estrellas a un ritmo de 30 masas solares al año (30 veces más que la Vía Láctea). Para eso, hubo que reconstruir la imagen de galaxia sin distorsiones. 3/7

La imagen de las galaxias distorsionadas por gravedad de cúmulos se puede reconstruir a través de modelos de gravedad. En esta imagen se muestra otra galaxia, distorsionada por otro cúmulo, y su imagen directa de telescopio (a la izquierda) y la reconstruida, en blanco y negro (a la derecha). Créditos: NASA, ESA, y T. Johnson (University of Michigan).

La luz de la galaxia está desplazada a frecuencias más pequeñas por un factor 5.274 (corrimiento al rojo z=4.274), lo que la coloca a unos 25 mil millones de años luz de distancia (propia), y una masa de estrellas ya formadas de dos mil millones de masas solares. 4/7

Espectro de la galaxia Az9, en el que se muestra la línea de desexcitación del carbono una vez ionizado [CII]158μm desplazada por un factor 5.274 en frecuencia. Créditos: Pope et al. 2023, ApJ, en prensa.

La línea de emisión [CII] permite medir la velocidad relativa de diferentes partes de la galaxia respecto de su centro. Detectamos movimientos ordenados de rotación de un disco de ~6000 años luz de diámetro a ~139 km/s, y además movimientos turbulentos (~29 km/s).  5/7

El mapa de colores muestra la diferencia de velocidades de las diferentes zonas de la galaxia respecto de su centro: valores negativos representados en azul indican movimientos hacia el observador y valores positivos representados en rojo movimientos que se alejan del observador. La disposición de las velocidades son indicativas de un disco en rotación. Superpuestas sobre el mapa de velocidades se muestra en contornos la posición de la imagen registrada por HST en el infrarrojo cercano y por ALMA a 1.1mm.

 

La galaxia, por tanto, está soportada principalmente por rotación: es un disco estable con estrellas en formación donde la fuerza centrífuga equilibra la tendencia de gas y estrellas a caer hacia el centro por gravedad.  Los modelos de formación de galaxias no predicen discos tan estables como éste. 6/7

Esquema en el que una masa sostenida por una cuerda que gira alrededor de un observador se mantiene trazando órbitas circulares. Créditos wikia.

El artículo está encabezado por mi colega Alexandra Pope (@UMassAmherst , EEUU) y lo firmamos otros 15 investigadores de Australia, Dinamarca, España, Estados Unidos y México, entre los que me encuentro. 7/7

Copia de mi astro-hilo, tuiteado el 23/07/31

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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