Un comportamiento extraño en una galaxia aislada conduce al descubrimiento de materia en una región del espacio que antes se creía vacía.

«Fue la rotación excéntrica lo que captó nuestro interés», explica Yanbin Yang, investigador del Observatorio de París. Yang es parte de un equipo que acaba de publicar observaciones de un comportamiento extraño en una galaxia enana aislada llamada WLM. Esta galaxia vagaba por el Vacío Local, una región del espacio relativamente vacía cerca de nuestro hogar, la Vía Láctea.

«Si observamos una galaxia en equilibrio, ambos lados del disco tendrían la misma velocidad, pero vimos en WLM que un lado de la galaxia gira más rápido que el otro», continuó Yang. «Eso no es normal».

Entonces, Yang y sus asociados se propusieron investigar este extraño comportamiento. Primero, estudiaron la distribución de gas hidrógeno en WLM utilizando el SeaKAT de Sudáfrica. Radio telescopio. El gas hidrógeno se puede detectar en longitudes de onda de radio cuando el único electrón del átomo cambia de espín. Esto hace que caiga a su estado de energía más bajo y libere radiación. Usando este enfoque, descubrieron cuatro nubes grandes y en expansión conectadas a la galaxia principal por pequeños puentes de gas, lo que sugiere que las nubes probablemente formaron parte de WLM en un punto. Estaban entre tres y cinco kiloparsecs al noroeste, en la dirección opuesta al movimiento de WLM a través del espacio, y se pensaba que representaban alrededor del 10% de la masa de la galaxia principal.

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Las nubes de gas hidrógeno observadas alrededor de WLM en longitudes de onda de radio (mal coloreadas en blanco). Se destaca la dirección del movimiento de WLM a través del espacio. Crédito de la foto: Yanbin Yang y colaboradores, Observatorio de París

Sabiendo que WLM está muy aislado, es poco probable que importen las posibles interacciones con galaxias vecinas que podrían ser responsables de la extraña rotación.. Solo otros dos eventos posibles podrían desprender material de esta manera y producir la rotación observada: una fusión con otra galaxia a punto de completarse o una extracción por presión de ram. Este último fenómeno surge de la interacción entre una pequeña galaxia y su entorno. A medida que la galaxia acelera hacia una región vecina densa, la presión resultante drena el gas de la galaxia. Esto se observa típicamente cuando las galaxias enanas son atraídas por sus contrapartes más masivas.

Para probar la hipótesis de la fusión, obtuvieron datos ópticos del Telescopio Subaru en Hawái y usaron ese instrumento para observar las posiciones de las estrellas dentro del WLM. Cuando dos galaxias se fusionan, toda la materia, incluidos el gas, el polvo y las estrellas, queda atrapada en el movimiento y redistribuida. Entonces, si estas nubes fueran el resultado de una fusión, esperarían que las estrellas estuvieran dispersas por todas partes. Sin embargo, encontraron que ninguna de las estrellas estaba en las cuatro nubes extensas, sino que todas estaban concentradas en el cuerpo principal de WLM.

Parecía que era mucho más probable que la eliminación del carnero hubiera creado las nubes. Sin embargo, las galaxias más cercanas que podrían causar este evento en WLM -la Vía Láctea, o M31- están a casi mil kiloparsecs de distancia. Esto está demasiado lejos para producir la estructura observada.

La única explicación que quedaba era que el desprendimiento por presión del ariete fue causado por interacciones con el material dentro de la cavidad local. Esto sorprendió al equipo, ya que se cree que Local Void contiene solo un puñado de galaxias y poca evidencia de que albergue otra materia.

Para probar si tal escenario es posible, realizaron alrededor de cien simulaciones que cubrían una amplia gama de parámetros físicos. Descubrieron que sus modelos podían recrear las observaciones cuando asumían masas bajas para WLM y densidades altas para el material del Vacío Local.

“Cambia por completo la forma en que miramos los objetos aislados [like WLM] y el vacío en nuestro universo local”, dijo Yang.

Con estas observaciones, Yang y sus colaboradores han demostrado que la eliminación de la presión ram no se limita solo a las galaxias enanas que orbitan alrededor de galaxias más masivas o cúmulos de galaxias. Esto abre la posibilidad de nuevas vías de evolución en galaxias aisladas.

Estos resultados también tienen implicaciones cosmológicas. El descubrimiento de una estructura previamente desconocida en el Vacío Local que puede causar erosión dinámica proporciona una mejor estimación de su densidad. Este valor podría usarse para mejorar la precisión de los parámetros de entrada para simulaciones cosmológicas, permitiéndoles crear modelos más realistas del universo. No está claro si esto podría aplicarse a otras regiones de baja densidad más distantes.

Por separado, descubrieron que las regiones del espacio que antes se pensaba que estaban materialmente desprovistas no lo están tanto después de todo.

Referencia: Yanbin Yang et al., Evidencia de la eliminación de presión ram de WLM, una galaxia enana muy lejos de cualquier gran galaxia anfitriona, Astronomía y astrofísica (2022). DOI: 10.1051/0004-6361/202243307

Crédito de la imagen de la característica: Yanbin Yang, et al.

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