La galaxia del Sombrero (también conocida como Objeto Messier 104 , M104 [4] o NGC 4594 ) es una galaxia peculiar de clasificación poco clara [5] en los límites de las constelaciones de Virgo y Corvus , estando a unos 9,55 megaparsecs (31,1 millones de años luz ) [2] de la Vía Láctea. Es miembro de los Grupos Virgo II , una serie de galaxias y cúmulos de galaxias que se extienden desde el borde sur del Supercúmulo de Virgo . [6] Tiene un diámetro isofotal de aproximadamente 29,09 a 32,32 kiloparsecs (94.900 a 105.000 años luz ), [1] lo que la hace ligeramente más grande en tamaño que la Vía Láctea .
Tiene un núcleo brillante, un bulto central inusualmente grande y una prominente franja de polvo en su disco exterior, que se ve casi de canto. La franja de polvo oscura y el bulto le dan la apariencia de un sombrero (de ahí el nombre). Los astrónomos inicialmente pensaron que el halo era pequeño y claro, indicativo de una galaxia espiral; pero el telescopio espacial Spitzer descubrió que el halo era significativamente más grande y más masivo de lo que se pensaba anteriormente, indicativo de una galaxia elíptica gigante . [7]
La galaxia tiene una magnitud aparente de +8,0, [4] lo que la hace fácilmente visible con telescopios de aficionados, y algunos autores la consideran la galaxia con mayor magnitud absoluta en un radio de 10 megaparsecs de la Vía Láctea. [8] Su gran bulbo, su agujero negro supermasivo central y su banda de polvo atraen la atención de los astrónomos profesionales.
La galaxia del Sombrero fue descubierta el 11 de mayo de 1781 por Pierre Méchain , quien describió el objeto en una carta de mayo de 1783 a J. Bernoulli que luego se publicó en el Berliner Astronomisches Jahrbuch . [9] [10] Charles Messier hizo una nota manuscrita sobre este y otros cinco objetos (ahora reconocidos colectivamente como M104 - M109) en su lista personal de objetos ahora conocida como el Catálogo Messier , pero no se incluyó "oficialmente" hasta 1921. [10] William Herschel descubrió el objeto de forma independiente en 1784 y además notó la presencia de un "estrato oscuro" en el disco de la galaxia, lo que ahora se llama una línea de polvo. [9] [10] Los astrónomos posteriores pudieron conectar las observaciones de Méchain y Herschel. [10]
En 1921, Camille Flammarion encontró la lista personal de Messier de los objetos Messier, incluidas las notas escritas a mano sobre la galaxia del Sombrero. Esta se identificó con el objeto 4594 en el Nuevo Catálogo General , y Flammarion declaró que debía incluirse en el Catálogo Messier. Desde entonces, la galaxia del Sombrero se conoce como M104 . [10]
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Como se señaló anteriormente, la característica más sorprendente de esta galaxia es la franja de polvo que cruza por delante del bulbo de la galaxia. Esta franja de polvo es en realidad un anillo simétrico que encierra el bulbo de la galaxia. [11] La mayor parte del gas de hidrógeno atómico frío [12] y el polvo [11] se encuentran dentro de este anillo. El anillo también podría contener la mayor parte del gas molecular frío de la galaxia del Sombrero, [11] aunque esta es una inferencia basada en observaciones con baja resolución y detecciones débiles. [13] [14] Se necesitan observaciones adicionales para confirmar que el gas molecular de la galaxia del Sombrero está restringido al anillo. Según la espectroscopia infrarroja , el anillo de polvo es el sitio principal de formación de estrellas dentro de esta galaxia. [11]
El núcleo de la Galaxia del Sombrero está clasificado como una región de línea de emisión nuclear de baja ionización (LINER). [15] Estas son regiones nucleares donde hay gas ionizado , pero los iones están ionizados débilmente (es decir, a los átomos les faltan relativamente pocos electrones). La fuente de energía para ionizar el gas en las LINER ha sido ampliamente debatida. Algunos núcleos LINER pueden estar alimentados por estrellas jóvenes y calientes que se encuentran en regiones de formación estelar , mientras que otros núcleos LINER pueden estar alimentados por núcleos galácticos activos (regiones altamente energéticas que contienen agujeros negros supermasivos ). Las observaciones de espectroscopia infrarroja han demostrado que el núcleo de la Galaxia del Sombrero probablemente esté desprovisto de cualquier actividad significativa de formación estelar. Sin embargo, se ha identificado un agujero negro supermasivo en el núcleo (como se analiza en la subsección siguiente), por lo que este núcleo galáctico activo es probablemente la fuente de energía que ioniza débilmente el gas en la Galaxia del Sombrero. [11]
En la década de 1990, un grupo de investigación dirigido por John Kormendy demostró que hay un agujero negro supermasivo dentro de la galaxia del Sombrero. [16] Utilizando datos espectroscópicos tanto del CFHT como del Telescopio Espacial Hubble , el grupo demostró que la velocidad de revolución de las estrellas dentro del centro de la galaxia no podría mantenerse a menos que una masa de mil millones de veces la del Sol , 10 9 M ☉ , esté presente en el centro. [16] Este es uno de los agujeros negros más masivos medidos en cualquier galaxia cercana, y es el agujero negro de mil millones de masas solares más cercano a la Tierra.
En longitudes de onda de radio y rayos X , el núcleo es una fuerte fuente de radiación de sincrotrón . [17] [18] [19] [20] [21] [22] [23] La radiación de sincrotrón se produce cuando los electrones de alta velocidad oscilan al pasar a través de regiones con fuertes campos magnéticos . Esta emisión es bastante común en los núcleos galácticos activos . Aunque la radiación de radio sincrotrón puede variar con el tiempo en algunos núcleos galácticos activos, la luminosidad de la emisión de radio de la Galaxia del Sombrero varía solo entre un 10 y un 20 %. [17]
En 2006, dos grupos publicaron mediciones de la radiación de terahercios del núcleo de la galaxia del Sombrero en una longitud de onda de850 μm . [11] [23] Se descubrió que esta radiación de terahercios no se originaba de la emisión térmica del polvo (que se observa comúnmente en longitudes de onda infrarrojas y submilimétricas), la radiación de sincrotrón (que se observa comúnmente en longitudes de onda de radio ), la emisión de bremsstrahlung del gas caliente (que se observa poco comúnmente en longitudes de onda milimétricas) o el gas molecular (que comúnmente produce líneas espectrales submilimétricas). [11] La fuente de la radiación de terahercios permanece sin identificar.
La galaxia del Sombrero tiene una cantidad relativamente grande de cúmulos globulares , cuyos estudios observacionales han producido estimaciones de población en el rango de 1200 a 2000. [24] [25] [26] La relación entre los cúmulos globulares y la luminosidad total de la galaxia es alta en comparación con la Vía Láctea y galaxias similares con pequeños bulbos, pero comparable a otras galaxias con grandes bulbos. Estos resultados se han utilizado a menudo para demostrar que se piensa que la cantidad de cúmulos globulares de una galaxia está relacionada con el tamaño de su bulbo. La densidad superficial de los cúmulos globulares generalmente sigue el perfil de luz del bulbo, excepto cerca del centro de la galaxia. [24] [26] [27]
Se han utilizado al menos dos métodos para medir la distancia a la Galaxia del Sombrero.
El primer método se basa en comparar los flujos medidos de las nebulosas planetarias de la galaxia con la luminosidad conocida de las nebulosas planetarias de la Vía Láctea . Este método arrojó una distancia de 29 ± 2 millones de años luz (8890 ± 610 kpc ) a la galaxia del Sombrero . [28]
El segundo método es el de las fluctuaciones del brillo superficial , que utiliza la apariencia granulada del bulbo de la galaxia para estimar la distancia a la misma. Los bulbos de las galaxias cercanas aparecen muy granulados, mientras que los más distantes aparecen lisos. Las primeras mediciones realizadas con esta técnica arrojaron distancias de 30,6 ± 1,3 millones de años luz (9380 ± 400 kpc). [29] Más tarde, tras cierto refinamiento de la técnica, se midió una distancia de 32 ± 3 millones de años luz (9810 ± 920 kpc). [30] En 2003, esta distancia se perfeccionó aún más hasta los 29,6 ± 2,5 millones de años luz (9080 ± 770 kpc). [31]
La distancia media medida mediante estas dos técnicas es de 29,3 ± 1,6 Mly (8.980 ± 490 kpc). [a]
La magnitud absoluta de la galaxia (en azul) se estima en -21,9 a 30,6 millones de años luz (9400 kpc) (-21,8 a la distancia promedio de arriba), lo que, como se dijo anteriormente, la convierte en la galaxia más brillante en un radio de 32,6 millones de años luz (10 000 kpc) alrededor de la Vía Láctea. [8]
Un informe de 2016 utilizó el telescopio espacial Hubble para medir la distancia a M104 basándose en el método de la punta de la rama gigante roja , arrojándose 9,55 ± 0,13 ± 0,31 Mpc . [2]
La galaxia del Sombrero se encuentra dentro de una nube compleja de galaxias con forma de filamento que se extiende al sur del cúmulo de Virgo . [32] Sin embargo, no está claro si es parte de un grupo formal de galaxias . Los métodos jerárquicos para identificar grupos, que determinan la membresía del grupo considerando si las galaxias individuales pertenecen a un agregado más grande de galaxias, generalmente producen resultados que muestran que la galaxia del Sombrero es parte de un grupo que incluye a NGC 4487, NGC 4504, NGC 4802, UGCA 289 y posiblemente algunas otras galaxias. [32] [33] [34] Sin embargo, los resultados que se basan en el método de percolación (también conocido como el método de amigos de amigos), que vincula galaxias individuales para determinar la membresía del grupo, indican que la galaxia del Sombrero no está en un grupo [35] o que puede ser solo parte de un par de galaxias con UGCA 287. [34]
Además de eso, M104 también está acompañada por una galaxia enana ultracompacta , descubierta en 2009, con una magnitud absoluta de −12,3, un radio efectivo de solo 47,9 años luz (3,03 millones de unidades astronómicas ) y una masa de 3,3×10 7 M ☉ [36]
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La galaxia del Sombrero está a 11,5° al oeste de Spica [10] y a 5,5° al noreste de Eta Corvi . [37] Aunque es visible con binoculares 7×35 o un telescopio amateur de 4 pulgadas (100 mm), [37] se necesita un telescopio de 8 pulgadas (200 mm) para distinguir el bulto del disco, [10] y un telescopio de 10 o 12 pulgadas (250 o 300 mm) para ver la oscura franja de polvo. [10]
Una obra artística que hace referencia a la Galaxia del Sombrero es la canción South of the Sombrero Galaxy de la banda de folk metal de St. Louis Ars Arcanum. Esta cruda pieza de ciencia ficción del género western está contada desde la perspectiva de un hombre que huye de la ley y de su propio pasado problemático. La Galaxia del Sombrero sirve como telón de fondo para la narrativa de la canción, mezclando imágenes cósmicas con temas de persecución y arrepentimiento. [38]
