La galaxia Cartwheel (también conocida como ESO 350-40 o PGC 2248 ) es una galaxia de anillo lenticular a unos 500 millones de años luz de distancia en la constelación del Escultor . [1] Tiene un diámetro isoftal D 25 de 44,23 kiloparsecs (144.300 años luz) y una masa de aproximadamente 2,9–4,8 × 10 9 masas solares ; su anillo exterior tiene una velocidad circular de 217 km/s . [5]
Fue descubierta por Fritz Zwicky en 1941. [6] Zwicky consideró su descubrimiento "una de las estructuras más complicadas en espera de su explicación sobre la base de la dinámica estelar". [6] [7]
El Tercer Catálogo de Referencia de Galaxias Brillantes (RC3) midió un diámetro isoftal D 25 para la galaxia Cartwheel en aproximadamente 60,9 segundos de arco, [4] dándole un diámetro de 44,23 kiloparsecs (144.300 años luz) basado en una distancia derivada del corrimiento al rojo de 132,2 megaparsecs (431 millones de años luz). [5] Este diámetro es ligeramente menor que el de la galaxia de Andrómeda .
La gran galaxia Cartwheel es el miembro dominante del grupo Cartwheel Galaxy, que consta de cuatro galaxias espirales físicamente asociadas. En varios estudios se hace referencia a las tres compañeras como G1, la espiral de Magallanes azul irregular más pequeña; G2, la espiral compacta amarilla con cola de marea; y G3, una espiral más distante que suele verse en imágenes de campo amplio.
SN 2021afdx, una supernova de tipo II en la galaxia Cartwheel, fue descubierta en noviembre de 2021. [8] [9]
Se observa que la estructura de la galaxia Cartwheel es extremadamente complicada y muy perturbada. La Cartwheel consta de dos anillos: el anillo exterior, el sitio de formación masiva de estrellas en curso debido a la compresión de gas y polvo; y el anillo nucleico interno que rodea el centro galáctico. En el anillo nucleico también está presente un anillo de polvo oscuro absorbente. Se ven varios brazos ópticos o "radios" que conectan el anillo exterior con el interior. Las observaciones muestran la presencia de radiocontinuos no térmicos y radios ópticos, pero los dos no parecen superponerse. [10]
La galaxia fue una vez una galaxia espiral normal antes de que aparentemente sufriera una colisión frontal estilo "diana" con una compañera más pequeña aproximadamente 200 a 300 millones de años antes de cómo vemos el sistema hoy. [5] [11] [12] Cuando la galaxia cercana pasó a través de la galaxia Cartwheel, la fuerza de la colisión provocó que una poderosa onda de choque gravitacional se expandiera a través de la galaxia, como una roca arrojada a un lecho de arena. Moviéndose a gran velocidad, la onda de choque barrió y comprimió gas y polvo, creando un estallido estelar alrededor de la porción central de la galaxia que salió ileso a medida que se expandió hacia afuera. Esto explica el anillo azulado alrededor de la parte central, más brillante. [13] Se puede observar que la galaxia está comenzando a retomar la forma de una galaxia espiral normal , con brazos extendidos desde un núcleo central. [11] Estos brazos a menudo se denominan "radios" de la rueda de carro.
Alternativamente, un modelo basado en la inestabilidad gravitacional de Jeans de perturbaciones de gravedad de pequeña amplitud axiales (radiales) y no axiales (espirales) permite una asociación entre los crecientes grupos de materia y las ondas gravitacionalmente inestables axisimétricas y no axiales que toman la apariencia de un anillo. y radios. [7] Sin embargo, basándose en datos de observación, esta teoría de la evolución de la galaxia anular no parece aplicarse a esta galaxia específica.
Si bien la mayoría de las imágenes de Cartwheel muestran tres galaxias muy juntas, se sabe que una cuarta compañera físicamente asociada (también conocida como G3) [14] está asociada con el grupo a través de una cola HI [12] que conecta G3 con Cartwheel. Debido a la presencia de la cola HI, se cree ampliamente que G3 es la galaxia "bala" que atravesó el disco de la rueda de carro, creando su forma actual, no G1 o G2. Esta hipótesis tiene sentido dado el tamaño y la edad prevista de la estructura actual (~300 millones de años como se mencionó anteriormente). Teniendo en cuenta lo cerca que están todavía G1 y G2 de Cartwheel, se cree mucho más ampliamente que G3, a aproximadamente 88 kpc (~287.000 años luz) de distancia, es la galaxia intrusa.
El mapeo de colas de hidrógeno neutro es extremadamente útil para determinar galaxias "culpables" en casos similares donde la respuesta es relativamente confusa. El gas hidrógeno, al ser el gas más ligero y abundante en las galaxias, se desprende fácilmente de las galaxias madre mediante fuerzas gravitacionales. Se puede ver evidencia de esto en la Galaxia Medusa y la Galaxia Cometa , que están experimentando un tipo de efecto gravitacional llamado desprendimiento de presión de ariete , y otras galaxias con colas de marea y corrientes estelares formadoras de estrellas asociadas con colisiones y fusiones. La extracción por presión de ariete casi siempre causará colas de gas HI dominantes cuando una galaxia cae en un cúmulo de galaxias, mientras que las fusiones y colisiones como la rueda de carro a menudo crean colas dominantes a medida que la gravedad de la galaxia culpable atrae y tira del gas de la galaxia víctima en la dirección del movimiento del culpable.
Se espera que la estructura existente de la rueda de carro se desintegre en los próximos cientos de millones de años a medida que el gas, el polvo y las estrellas restantes que no han escapado de la galaxia comiencen a caer hacia el centro. Es probable que la galaxia recupere su forma espiral después de que se complete el proceso de caída y las ondas de densidad espiral tengan la oportunidad de reformarse. Esto sólo es posible si los compañeros G1, G2 y G3 permanecen alejados y no sufren una colisión adicional con la voltereta.
La forma inusual de la galaxia Cartwheel puede deberse a una colisión con una galaxia más pequeña como una de las que se muestran en la parte inferior izquierda de la imagen. El último estallido estelar (formación de estrellas debido a ondas de compresión) ha iluminado el borde de Cartwheel, que tiene un diámetro mayor que el de la Vía Láctea. La formación de estrellas a través de galaxias con estallidos estelares , como la galaxia Cartwheel, da como resultado la formación de estrellas grandes y extremadamente luminosas. Cuando las estrellas masivas explotan como supernovas , dejan tras de sí estrellas de neutrones y agujeros negros . Algunas de estas estrellas de neutrones y agujeros negros tienen estrellas compañeras cercanas y se convierten en poderosas fuentes de rayos X a medida que extraen materia de sus compañeras (también conocidas como fuentes de rayos X ultra e hiperluminosas). [15] Las fuentes de rayos X más brillantes son probablemente agujeros negros con estrellas compañeras, y aparecen como puntos blancos que se encuentran a lo largo del borde de la imagen de rayos X. Cartwheel contiene una cantidad excepcionalmente grande de estas fuentes binarias de rayos X de agujeros negros, porque en el anillo se formaron muchas estrellas masivas.
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