La galaxia Cartwheel (también conocida como ESO 350-40 o PGC 2248 ) es una galaxia en anillo lenticular a unos 500 millones de años luz de distancia en la constelación del Escultor . [1] Tiene un diámetro isofotal 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 descubierto por Fritz Zwicky en 1941. [6] Zwicky consideró su descubrimiento "una de las estructuras más complicadas que esperan su explicación sobre la base de la dinámica estelar". [6] [7]
El Tercer Catálogo de Referencia de Galaxias Brillantes (RC3) midió un diámetro isofotal 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 más pequeño que el de la Galaxia de Andrómeda .
La gran galaxia Cartwheel es el miembro dominante del grupo de galaxias Cartwheel, que consta de cuatro galaxias espirales asociadas físicamente. 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 una cola de marea; y G3, una espiral más distante que se ve a menudo en imágenes de campo amplio.
SN 2021afdx, una supernova de tipo II en la galaxia Cartwheel, fue descubierta en noviembre de 2021. [8] [9]
La estructura de la galaxia Cartwheel es extremadamente complicada y está muy alterada. La Cartwheel consta de dos anillos: el anillo exterior, el lugar de formación masiva de estrellas en curso debido a la compresión del gas y el polvo; y el anillo nucleico interior que rodea el centro galáctico. También hay un anillo de polvo absorbente oscuro en el anillo nucleico. Se ven varios brazos ópticos o "radios" que conectan el anillo exterior con el interior. Las observaciones muestran la presencia tanto de radio continuo no térmico como de 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 de estilo "diana" con una compañera más pequeña aproximadamente 200-300 millones de años antes de cómo vemos el sistema hoy. [5] [11] [12] Cuando la galaxia cercana pasó a través de la Galaxia Rueda de Carro, la fuerza de la colisión causó una poderosa onda de choque gravitacional que se expandió a través de la galaxia, como una roca arrojada a un lecho de arena. Moviéndose a alta velocidad, la onda de choque barrió y comprimió gas y polvo, creando una explosión estelar alrededor de la porción central de la galaxia que salió ilesa a medida que se expandía hacia afuera. Esto explica el anillo azulado alrededor de la porción central, más brillante. [13] Se puede notar que la galaxia está comenzando a recuperar la forma de una galaxia espiral normal , con brazos que se extienden desde un núcleo central. [11] Estos brazos a menudo se denominan los "radios" de la rueda de carro.
Como alternativa, un modelo basado en la inestabilidad gravitacional de Jeans de perturbaciones gravitacionales de pequeña amplitud, tanto axisimétricas (radiales) como no axisimétricas (espirales), permite una asociación entre grupos crecientes de materia y las ondas axisimétricas y no axisimétricas gravitacionalmente inestables que toman la apariencia de un anillo y radios. [7] Sin embargo, con base en datos observacionales, esta teoría de la evolución de las galaxias en anillo no parece aplicarse a esta galaxia específica.
Aunque la mayoría de las imágenes de la 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 a G3 con la Cartwheel. Debido a la presencia de la cola HI, se cree ampliamente que G3 es la galaxia "bala" que se hundió a través del disco de la Cartwheel, 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). Considerando lo cerca que están todavía G1 y G2 de la 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 poco clara. El gas hidrógeno, al ser el gas más liviano y abundante en las galaxias, se desprende fácilmente de las galaxias madre a través de fuerzas gravitacionales. La evidencia de esto se puede ver en la Galaxia de las Medusas y la Galaxia del Cometa , que están experimentando un tipo de efecto gravitacional llamado desprendimiento por presión de ariete , y otras galaxias con colas de marea y corrientes estelares formadoras de estrellas asociadas con colisiones y fusiones. El desprendimiento por presión de ariete casi siempre causará colas dominantes de cola de gas HI a medida que una galaxia cae en un cúmulo de galaxias, mientras que las fusiones y colisiones como la rueda de carro a menudo crean colas dominantes de cola 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 actual 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 de nuevo 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 espirales tengan la oportunidad de volver a formarse. Esto solo es posible si las compañeras G1, G2 y G3 permanecen distantes y no sufren una colisión adicional con la rueda de carro.
La forma inusual de la Galaxia Cartwheel puede deberse a una colisión con una galaxia más pequeña como una de las que se ven en la parte inferior izquierda de la imagen. El estallido estelar más reciente (formación estelar 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 brotes de formación estelar , como la Galaxia Cartwheel, da como resultado la formación de estrellas grandes y extremadamente luminosas. Cuando las estrellas masivas explotan como supernovas , dejan atrás 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 probablemente sean agujeros negros con estrellas compañeras y aparecen como los 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 de rayos X binarias de agujeros negros, porque muchas estrellas masivas se formaron en el anillo.
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