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11/7/07 - DJ:

Galaxias: nuevo estudio para entender su morfología

El nuevo estudio permite caracterizar las ondas de densidad, que consisten en regiones en el disco galáctico en donde la densidad de masa es mayor en un 10% a 20%. Estrellas, polvo y gas se mueven a través de las ondas de densidad como carros en un embotellamiento. Además, permitiría entender porqué las galaxias pueden transformarse de ser del tipo de disco aplanado a ser elipsoidales, a través del paradigma de evolución secular.

Imágenes procesadas en infrarojo cercano de NGC 4321 por Dr. Xiaolei Zhang y Dr. Ronald Buta

En un paper publicado en The Astronomical Journal (133:2584-2606, June 2007) Dr. Xiaolei Zhang, del Naval Research Laboratory, y Dr. Ronald J. Buta, de la Universidad de Alabama, reportan haber desarrollado un preciso y amplio método para describur las ondas de densidad en las galaxias.

Las ondas de densidad en las diferentes regiones del disco galáctico aparecen frecuentemente como segmentos de modelos (barras, espirales) con una velocidad fija. Usando la luz infraroja cercana como rastreador de la densidad, el nuevo método permite determinar empíricamente la velocidad de estos segmentos al calcular el campo gravitacional producido por estos segmentos de densidad.

Además, confirman que el proceso llamado "Evolución dinámica secular" puede transformar las formas de las galaxias a lo largo de su vida. Esto provee un importante eslabón para nuestro entendimiento de cómo se formaron y evolucionaron las galaxias en el universo.

Las galaxias pueden ser agrupadas en dos clases: galaxias con discos aplanados, como la Vía Láctea y las galaxias elipsoidales. Hay, sin embargo, infinitos números de formas entremedio caracterizadas por la proporción bulbo-a-disco (el bulbo es la parte central de las galaxias). Esta tendencia de variación de la morfología es reflejada en la famosa clasificación morfológica desarrollada por Edwin Hubble a principios del siglo veinte.

Las observaciones en las décadas recientes mostraron que hay un mayor número de galaxias de disco y menos de bulbo cuanto más lejos se mire (en astronomía, a más lejano, más atrás en el tiempo se mira, ya que a la luz -de velocidad finita- le toma más tiempo llegar). Por lo que la hipótesis ha sido que un gran número de galaxias de disco son transformadas en galaxias de bulbo. Pero los científicos no habían establecido cómo ocurría el proceso.

En el pasado, las fusiones entre galaxias fueron propuestas como el mayor mecanismo de transformación de galaxias de disco a elipsoidales. Pero la tasa de fusión observada es muy baja y las fusiones no preservan los discos externos de las galaxias. A pesar de estas y otras inconsistencias, el paradigma de las fusiones galácticas permanece como el mecanismo más popular para dar cuenta de la evolución morfológica de las galaxias.

En contraste, el paradigma de la evolución secular es una propuesta más reciente. Este modelo describe como lenta y regular evolución ocurriendo en galaxias individuales. Similar al efecto de la acción del agua a lo largo de un gran período de tiempo en tallar desfiladeros y cañones, la imperceptible acción de la evolución secular puede tener un poderoso impacto en la transformación morfológica a lo largo de la vida de una galaxia. Desde los años '70, varios astrónomos han especulado acerca de la existencia de este fenómeno.

Dr. Zhang llevó a cabo la primera exploración sistemática de la dinámica de la evolución secular a finos de los '80 y en la década siguiente. Los resultados fueron publicados en series de artículos en The Astrophysical Journal. Aquellos trabajos mostraron que la tasa de evolución secular es realzada fuertemente por la presencia de modelos de densidad de ondas, con la fuerza de estas densidades de ondas relacionadas con las interacciones de la gravedad entre la galaxia y su entorno. Como resultado de la interacción entre la densidad de onda y el disco de materia, la materia en la región interna del disco (incluyendo estrellas y gas), pierden gradualmente su energía rotacional hacia la región central, por lo que la región central incrementa el tamaño y eventualemente es más y más una galaxia elíptica. Este modelo, empero, se vio objetado en que la mayoría de las estrellas en los bulbos más masivos son viejas y no parecen haberse formado de discos de acreción de gas recientes.
En el nuevo modelo, corregido para agregar la acreción, la forma de la región central de una galaxia puede ser construida más tarde que la población de estrellas. Así, el proceso de acreción puede ser visto alternativamente como un proceso de creación y contracción de la región interna de una galaxia en el tiempo.

Las predicción de Zhang no habían sido cuantitativamente comparadas con las propiedades observadas en galaxias hasta los recientes trabajos de con Buta. Al calcular la tasa de acreción de discos galácticos usando imágenes obtenidas por telescopios de suelo, así como el Spitzer, los científicos confirman por primera vez la magnitud y así, el significado del proceso de evolución secular en la transformación de la morfología galáctica. Los nuevos resultados muestran que para la mayoría de las galaxias observadas, el nivel de evolución secular es suficiente para crear los bulbos en sus tiempos de vida.

Fuentes y links relacionados


  • EurekAlert y Physorg:Significant new method developed for characterizing density wave features

  • THE POTENTIAL-DENSITY PHASE-SHIFT METHOD FOR DETERMINING THE COROTATION RADII IN SPIRAL AND BARRED GALAXIES, XIAOLEI ZHANG,Remote Sensing Division, US Naval Research Laboratory, Washington, DC 20375, USA AND RONALD J. BUTA, Department of Physics and Astronomy, University of Alabama, Tuscaloosa, AL 35487, USA. Received 2006 October 20; accepted 2007 February 11; published 2007 April 20

  • Ondas de densidad

  • Ondas de densidad y evolución de galaxias (PDF)

  • Astroseti:Rebeldes con causa


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