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Centro Galáctico

El Centro Galáctico, visto por uno de los telescopios infrarrojos 2MASS, está ubicado en la parte superior izquierda brillante de la imagen.
Ubicación marcada del Centro Galáctico
Un mapa estelar del cielo nocturno hacia el Centro Galáctico

El Centro Galáctico es el centro de rotación y el baricentro de la Vía Láctea . [1] [2] Su objeto masivo central es un agujero negro supermasivo de aproximadamente 4 millones de masas solares , que se llama Sagitario A* , [3] [4] [5] una fuente de radio compacta que se encuentra casi exactamente en el punto de rotación galáctico. centro. El Centro Galáctico está aproximadamente a 8 kiloparsecs (26.000 ly) de la Tierra [3] en dirección a las constelaciones Sagitario , Ofiuco y Escorpio , donde la Vía Láctea parece más brillante, visualmente cerca del Cúmulo de Mariposas (M6) o de la estrella Shaula. , al sur de la Nebulosa de la Tubería .

Hay alrededor de 10 millones de estrellas dentro de un parsec del Centro Galáctico, dominadas por gigantes rojas , con una población significativa de supergigantes masivas y estrellas Wolf-Rayet de formación estelar en la región hace alrededor de 1 millón de años. Las estrellas centrales son una pequeña parte dentro de un bulbo galáctico mucho más amplio .

Descubrimiento

Este video panorámico ofrece una mirada más cercana a una imagen enorme de las partes centrales de la Vía Láctea obtenida combinando miles de imágenes del telescopio VISTA de ESO en Paranal en Chile y la compara con la vista en luz visible. Debido a que VISTA tiene una cámara sensible a la luz infrarroja, puede ver a través de gran parte del polvo que bloquea la vista en luz visible, aunque muchos más filamentos de polvo opacos todavía se ven bien en esta imagen.

Debido al polvo interestelar a lo largo de la línea de visión, el Centro Galáctico no se puede estudiar en longitudes de onda de rayos X visibles , ultravioleta o suaves (de baja energía) . La información disponible sobre el Centro Galáctico proviene de observaciones en longitudes de onda de rayos gamma , rayos X duros (de alta energía), infrarrojos , submilimétricos y de radio .

Immanuel Kant afirmó en Universal Natural History and Theory of the Heavens (1755) que una gran estrella estaba en el centro de la Vía Láctea, y que Sirio podría ser la estrella. [6] Harlow Shapley afirmó en 1918 que el halo de cúmulos globulares que rodeaban la Vía Láctea parecía estar centrado en los enjambres de estrellas en la constelación de Sagitario, pero las oscuras nubes moleculares en el área bloqueaban la vista para la astronomía óptica. [7]

A principios de la década de 1940, Walter Baade, del Observatorio Mount Wilson, aprovechó las condiciones de apagón en tiempos de guerra en la cercana Los Ángeles para realizar una búsqueda del centro con el Telescopio Hooker de 100 pulgadas (250 cm) . Descubrió que cerca de la estrella Alnasl (Gamma Sagittarii) hay un vacío de un grado de ancho en las franjas de polvo interestelar, lo que proporciona una visión relativamente clara de los enjambres de estrellas alrededor del núcleo de la Vía Láctea. [8] Esta brecha se conoce desde entonces como la Ventana de Baade . [9]

En Dover Heights en Sydney, Australia, un equipo de radioastrónomos de la División de Radiofísica del CSIRO , dirigido por Joseph Lade Pawsey , utilizó la " interferometría marina " para descubrir algunas de las primeras fuentes de radio interestelares e intergalácticas, incluidas Taurus A , Virgo . A y Centauro A. En 1954 habían construido una antena parabólica fija de 24 m (80 pies) y la utilizaron para realizar un estudio detallado de un cinturón de emisión de radio extendido y extremadamente potente que se detectó en Sagitario. Llamaron Sagitario A a una intensa fuente puntual cerca del centro de este cinturón y se dieron cuenta de que estaba situada en el centro mismo de la galaxia, a pesar de estar a unos 32 grados al suroeste del centro galáctico conjeturado en ese momento. [10]

En 1958 la Unión Astronómica Internacional (IAU) decidió adoptar la posición de Sagitario A como el verdadero punto de coordenadas cero para el sistema de latitud y longitud galáctica . [11] En el sistema de coordenadas ecuatoriales la ubicación es: RA 17 h 45 m 40,04 s , Dec −29° 00′ 28,1″ ( época J2000 ).

En julio de 2022, los astrónomos informaron del descubrimiento de cantidades masivas de moléculas prebióticas , incluidas algunas asociadas con el ARN , en el centro galáctico de la Vía Láctea . [12] [13]

Distancia al Centro Galáctico

Animación de una galaxia barrada como la Vía Láctea que muestra la presencia de un abultamiento en forma de X. La forma de X se extiende hasta aproximadamente la mitad del radio de la barra. Es directamente visible cuando la barra se ve desde un lado, pero cuando el espectador está cerca del eje longitudinal de la barra no se puede ver directamente y su presencia sólo puede inferirse de la distribución del brillo de las estrellas a lo largo de una dirección determinada.

La distancia exacta entre el Sistema Solar y el Centro Galáctico no es segura, [14] aunque las estimaciones desde 2000 se han mantenido dentro del rango de 24 a 28,4 kiloaños luz (7,4 a 8,7 kiloparsecs ). [15] Las últimas estimaciones de métodos geométricos y velas estándar arrojan las siguientes distancias al Centro Galáctico:

Una determinación precisa de la distancia al Centro Galáctico establecida a partir de estrellas variables (por ejemplo, RR Lyrae variables ) o velas estándar (por ejemplo, estrellas de grupos rojos ) se ve obstaculizada por numerosos efectos, que incluyen: una ley de enrojecimiento ambigua ; un sesgo hacia valores más pequeños de la distancia al Centro Galáctico debido a un muestreo preferencial de estrellas hacia el lado cercano del bulbo galáctico debido a la extinción interestelar ; y una incertidumbre a la hora de caracterizar cómo la distancia media a un grupo de estrellas variables encontradas en la dirección del bulbo galáctico se relaciona con la distancia al centro galáctico. [25] [26]

La naturaleza de la barra de la Vía Láctea , que se extiende a lo largo del Centro Galáctico, también se debate activamente, con estimaciones de su media longitud y orientación que abarcan entre 1 y 5 kpc (barra corta o larga) y 10 a 50°. [23] [25] [27] Ciertos autores defienden que la Vía Láctea presenta dos barras distintas, una ubicada dentro de la otra. [28] La barra está delineada por grupos de estrellas rojas (ver también gigante roja ); sin embargo, las variables de RR Lyrae no trazan una barra galáctica prominente. [25] [29] [30] La barra puede estar rodeada por un anillo llamado anillo de 5 kpc que contiene una gran fracción del hidrógeno molecular presente en la Vía Láctea y la mayor parte de la actividad de formación estelar de la Vía Láctea . Visto desde la galaxia de Andrómeda , sería la característica más brillante de la Vía Láctea. [31]

Agujero negro supermasivo

El agujero negro supermasivo Sagitario A* , fotografiado por el Telescopio Horizonte de Sucesos . [32]

La compleja fuente de radio astronómica Sagitario A parece estar ubicada casi exactamente en el centro galáctico y contiene una intensa fuente de radio compacta, Sagitario A* , que coincide con un agujero negro supermasivo en el centro de la Vía Láctea. La acreción de gas en el agujero negro , probablemente involucrando un disco de acreción a su alrededor, liberaría energía para alimentar la fuente de radio, mucho más grande que el agujero negro.

Un estudio realizado en 2008 que vinculó radiotelescopios en Hawaii, Arizona y California ( interferometría de línea de base muy larga ) midió el diámetro de Sagitario A* en 44 millones de kilómetros (0,3 AU ). [4] [33] A modo de comparación, el radio de la órbita de la Tierra alrededor del Sol es de aproximadamente 150 millones de kilómetros (1,0 AU ), mientras que la distancia de Mercurio al Sol en su máxima aproximación ( perihelio ) es de 46 millones de kilómetros (0,3 AU). Por tanto, el diámetro de la fuente de radio es ligeramente menor que la distancia de Mercurio al Sol.

Científicos del Instituto Max Planck de Física Extraterrestre de Alemania, utilizando telescopios chilenos, confirmaron la existencia de un agujero negro supermasivo en el Centro Galáctico, del orden de 4,3 millones de masas solares . [5] Estudios posteriores han estimado una masa de 3,7 millones [34] [35] o 4,1 millones de masas solares. [24]

El 5 de enero de 2015, la NASA informó haber observado una llamarada de rayos X 400 veces más brillante de lo habitual, un récord, procedente de Sagitario A*. Según los astrónomos, el inusual evento puede haber sido causado por la ruptura de un asteroide que cayó en el agujero negro o por el entrelazamiento de líneas de campo magnético dentro del gas que fluye hacia Sagitario A*. [36]

Hay un agujero negro supermasivo en el área blanca brillante a la derecha del centro de la imagen. Esta fotografía compuesta cubre aproximadamente medio grado.

Burbujas de Fermi que emiten rayos gamma y X

Burbujas galácticas de rayos gamma y X
Burbujas de rayos gamma y X en el centro de la Vía Láctea: Arriba: ilustración; Abajo: vídeo.

En noviembre de 2010, se anunció que se habían detectado dos grandes estructuras de lóbulos elípticos de plasma energético , denominadas burbujas , que emiten rayos gamma y rayos X, en el núcleo de la Vía Láctea. [37] Denominadas burbujas de Fermi o eRosita , [38] se extienden hasta unos 25.000 años luz por encima y por debajo del Centro Galáctico. [37] La ​​niebla difusa de rayos gamma de la galaxia obstaculizó las observaciones anteriores, pero el equipo de descubrimiento dirigido por D. Finkbeiner, basándose en la investigación de G. Dobler, solucionó este problema. [37] El Premio Bruno Rossi 2014 fue para Tracy Slatyer , Douglas Finkbeiner y Meng Su "por su descubrimiento, en rayos gamma, de la gran estructura galáctica imprevista llamada burbujas de Fermi ". [39]

Se está investigando el origen de las burbujas. [40] [41] Las burbujas están conectadas y aparentemente acopladas, mediante transporte de energía, al núcleo galáctico mediante estructuras columnares de plasma energético denominadas chimeneas . [42] En 2020, por primera vez, los lóbulos se vieron en luz visible [43] y se realizaron mediciones ópticas. [44] Para 2022, simulaciones detalladas por computadora confirmaron además que las burbujas fueron causadas por el agujero negro de Sagitario A*. [45] [38]

Población estelar

El centro galáctico de la Vía Láctea y un meteoro

El pársec cúbico central alrededor de Sagitario A* contiene alrededor de 10 millones de estrellas . [46] Aunque la mayoría de ellas son viejas estrellas gigantes rojas , el Centro Galáctico también es rico en estrellas masivas . Hasta ahora se han identificado allí más de 100 estrellas OB y ​​Wolf-Rayet . [47] Parece que todos se formaron en un solo evento de formación estelar hace unos millones de años. La existencia de estas estrellas relativamente jóvenes fue una sorpresa para los expertos, que esperaban que las fuerzas de marea del agujero negro central impidieran su formación. [48]

Esta paradoja de la juventud es aún más fuerte en el caso de estrellas que se encuentran en órbitas muy estrechas alrededor de Sagitario A*, como S2 y S0-102 . Los escenarios invocados para explicar esta formación implican la formación de estrellas en un cúmulo estelar masivo desplazado del Centro Galáctico que habría migrado a su ubicación actual una vez formado, o la formación de estrellas dentro de un disco de acreción de gas masivo y compacto alrededor del agujero negro central. La evidencia actual favorece esta última teoría, ya que es más probable que la formación a través de un gran disco de acreción conduzca al borde discreto observado del cúmulo estelar joven a aproximadamente 0,5 pársec. [49] La mayoría de estas 100 estrellas jóvenes y masivas parecen estar concentradas dentro de uno o dos discos, en lugar de distribuidas aleatoriamente dentro del parsec central. [50] [51] Sin embargo, esta observación no permite sacar conclusiones definitivas en este momento.

La formación de estrellas no parece estar ocurriendo actualmente en el Centro Galáctico, aunque el Disco Circunnuclear de gas molecular que orbita el Centro Galáctico a dos pársecs parece un sitio bastante favorable para la formación de estrellas. Un trabajo presentado en 2002 por Antony Stark y Chris Martin que mapeaba la densidad del gas en una región de 400 años luz alrededor del Centro Galáctico ha revelado un anillo de acumulación con una masa varios millones de veces mayor que la del Sol y cercana a la densidad crítica para la formación de estrellas .

Predicen que en aproximadamente 200 millones de años habrá un episodio de estallido estelar en el Centro Galáctico, con muchas estrellas formándose rápidamente y experimentando supernovas a un ritmo cien veces mayor que el actual. Este estallido estelar también puede ir acompañado de la formación de chorros relativistas galácticos, a medida que la materia cae en el agujero negro central . Se cree que la Vía Láctea sufre una explosión estelar de este tipo cada 500 millones de años.

Además de la paradoja de la juventud, existe el "enigma de la vejez" asociado con la distribución de las estrellas viejas en el Centro Galáctico. Los modelos teóricos habían predicho que las estrellas viejas, que superan con creces a las jóvenes, deberían tener una densidad cada vez mayor cerca del agujero negro, la llamada cúspide de Bahcall-Wolf . En cambio, en 2009 se descubrió que la densidad de las estrellas viejas alcanza su punto máximo a una distancia de aproximadamente 0,5 pársec de Sgr A*, y luego cae hacia adentro: en lugar de un cúmulo denso, hay un "agujero" o núcleo alrededor de la estrella negra. agujero. [52]

Se han hecho varias sugerencias para explicar esta desconcertante observación, pero ninguna es completamente satisfactoria. [53] [54] Por ejemplo, aunque el agujero negro se comería las estrellas cercanas a él, creando una región de baja densidad, esta región sería mucho más pequeña que un pársec. Debido a que las estrellas observadas son una fracción del número total, es teóricamente posible que la distribución estelar general sea diferente de la observada, aunque todavía no se han propuesto modelos plausibles de este tipo.

Galería

En mayo de 2021, la NASA publicó nuevas imágenes del Centro Galáctico, basadas en estudios del Observatorio de rayos X Chandra y otros telescopios. [55] Las imágenes tienen aproximadamente 2,2 grados (1000 años luz) de ancho y 4,2 grados (2000 años luz) de largo.

Un panorama del Centro Galáctico se basa en estudios anteriores realizados por el Observatorio de rayos X Chandra y otros telescopios. En la primera imagen, los rayos X de Chandra son de color naranja, verde y morado, lo que muestra diferentes energías de rayos X, y los datos de radio de MeerKAT son grises. Las siguientes imágenes muestran colores únicos (banda ancha), con los datos de rayos X de Chandra en rosa y los datos de radio de MeerKAT en azul.

Ver también

notas y referencias

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