El proyecto “disco azul” pretende descubrir cómo se forma el disco de las galaxias

El modelo actual de formación del disco en galaxias establece que el disco se forma cuando el gas frío se condensa dentro de un halo de materia oscura. Solamente el 20% de materia bariónica (materia ordinaria) rodeada de halos de materia oscura se encuentra actualmente en los discos de las galaxias actuales. Esto implica que existen enormes reservas de gas localizadas fuera de las galaxias, y los modelos teóricos predicen que este gas debería estar enfriándose y siendo acretado, formando los discos de las galaxias. Sin embargo, las observaciones no implican este fenómeno. Las observaciones en rayos X que emite el gas alrededor de la Vía Láctea y otras galaxias luminosas, y también el gas neutro detectado en radio, implican tasas de formación estelar muy bajas como para explicar la formación de estrellas en estas galaxias. Una posible explicación a este hecho es suponer que la acreción del gas no se produce de forma continuada sino con carácter episódico, en el que tasas de acreción serían mucho mayores que la actualmente observada.

Recreación del gas caliente alrededor de la Vía Láctea con las pequeñas Nubes de Magallanes. Observación realizada en rayos X con el telescopio espacial Chandra

Recreación del gas caliente alrededor de la Vía Láctea con las pequeñas Nubes de Magallanes. Observación realizada en rayos X con el telescopio espacial Chandra

Las galaxias como nuestra propia Vía Láctea están formadas por un 10% de gas y un restante 90% de estrellas. Las galaxias estudiadas dentro del proyecto Disco azul son galaxias cercanas con cantidades inusuales de gas. Esto es así debido a que trabajos anteriores por el mismo grupo de trabajo indicaron que este tipo de galaxias con grandes cantidades de gas tienen en su parte exterior del disco un color azul debido principalmente a las grandes tasas de formación estelar en esta zona. Esto implica que las partes externas de los discos de las galaxias con grandes cantidades de gas podrían estar formando nuevas estrellas, en un período de alimentación del disco con gas nuevo producido por una acreción de material reciente.

Para poder comprender la acreción del gas hacia los discos de las galaxias, un equipo internacional de astrofísicos liderados por Guinevere Kauffmann y Jing Wang del Instituto Max Planck de Astrofísica (MPA), y Gyula Jozsa y Paolo Serra de ASTRON, usaron el radiotelescopio WSRT para mapear el hidrógeno en 25 galaxias muy ricas en gas, similares en tamaño, masa y distancias. Estas observaciones fueron realizadas desde diciembre de 2011 hasta mayo de 2012.

Mapa de gas de algunas galaxias estudiadas en el proyecto "Disco Azul"

Mapa de gas de algunas galaxias estudiadas en el proyecto “Disco Azul”

Uno de los primeros resultados fue evidentemente el comprobar que las galaxias tienen discos de gas neutro que llegan mucho más lejos de lo que llega el propio disco visible formado principalmente por estrellas. En los casos más extremos, estos discos de gas pueden extenderse a diámetros mayores de 100 kpc, con un factor 3 o 4 veces mayor que el disco estelar, siendo bastante más densos que en galaxias estándar.

Estos enormes discos de gas tienen una masa similar a la de la propia galaxia. No existe evidencias de que los discos de gas se encuentran fuera del equilibrio dinámico, ya que no se encuentran arrugados o deformados. De hecho se encuentran en bastante simetría dinámica con el disco estelar, lo que indica una estabilidad dinámica al igual que lo hace el disco estelar en rotación alrededor del centro.

Estas observaciones parecen contradecir una interacción reciente en la que pudiera haber sido acretado gas sobre el disco creando un brote de formación estelar en los bordes del disco estelar. El equipo de MPA/ASTRON sugiere que un exceso de gas podría haber sido acretado en procesos relativamente estables y no turbulentos. Esto podría producirse si el gas estuviese inicialmente en equilibrio dinámico con el halo de materia oscura, sin embargo todas estas cuestiones han de ser estudiadas en más detalle, comparando las observaciones con simulaciones de estos procesos también en un contexto cosmológico de evolución galáctica.

Radiotelescopio WRST utilizado para este proyecto

Radiotelescopio WRST utilizado para este proyecto

El equipo MPA/ASTRON espero que los resultados del proyecto Disco Azul podría ser el inicio de otro proyecto más amplio, en escalas más grandes en el que se puedan estudiar datos de similar calidad de miles de galaxias.

[Referencia: MPA]

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