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Centro Galáctico

El Centro Galáctico, visto por uno de los telescopios infrarrojos 2MASS, se encuentra en la parte superior izquierda brillante de la imagen.
Ubicación marcada del Centro Galáctico
Una estrella del cielo nocturno hacia el Centro Galáctico

El Centro Galáctico es el baricentro de la Vía Láctea y un punto correspondiente en el eje de rotación de la galaxia. [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 está casi exactamente en el centro de rotación galáctico. [ aclaración necesaria ] El Centro Galáctico está aproximadamente a 8 kiloparsecs (26.000 años luz) de la Tierra [3] en dirección a las constelaciones de Sagitario , Ofiuco y Escorpio , donde la Vía Láctea parece más brillante, visualmente cerca del Cúmulo de la Mariposa (M6) o la estrella Shaula , al sur de la Nebulosa de la Pipa .

Hay alrededor de 10 millones de estrellas a 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 del núcleo son una pequeña parte dentro del bulbo galáctico mucho más amplio .

Descubrimiento

Este vídeo panorámico permite observar de cerca una enorme imagen de las partes centrales de la Vía Láctea, creada combinando miles de imágenes del telescopio VISTA de ESO en Paranal (Chile), y la compara con la vista en luz visible. Como 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 en esta imagen se ven bien muchos más filamentos de polvo opacos.

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 (baja energía) . La información disponible sobre el Centro Galáctico proviene de observaciones en longitudes de onda de rayos gamma , rayos X duros (alta energía), infrarrojos , submilimétricos y de radio .

Immanuel Kant afirmó en Historia natural universal y teoría de los cielos (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 nubes moleculares oscuras en el área bloqueaban la visión para la astronomía óptica. [7]

A principios de la década de 1940, Walter Baade , del Observatorio del Monte Wilson , aprovechó las condiciones de apagón de la época de la guerra en la cercana ciudad de 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, que proporciona una visión relativamente clara de los enjambres de estrellas alrededor del núcleo de la Vía Láctea. [8] Desde entonces, este vacío se conoce como la Ventana de Baade . [9]

En Dover Heights , en Sydney (Australia), un equipo de radioastrónomos de la División de Radiofísica de la CSIRO , dirigido por Joseph Lade Pawsey , utilizó la « interferometría marina » para descubrir algunas de las primeras fuentes de radio interestelares e intergalácticas, entre ellas Taurus A , Virgo A y Centaurus A. En 1954, habían construido una antena parabólica fija de 24 m y la utilizaron para realizar un estudio detallado de un cinturón de emisión de radio extenso y extremadamente potente que se detectó en Sagitario. Bautizaron una fuente puntual intensa cerca del centro de este cinturón como Sagitario A y se dieron cuenta de que estaba ubicada en el mismo centro de la Galaxia, a pesar de estar a unos 32 grados al suroeste del supuesto centro galáctico de la época. [10]

En 1958 la Unión Astronómica Internacional (UAI) decidió adoptar la posición de Sagitario A como el verdadero punto de coordenadas cero para el sistema de latitud y longitud galácticas . [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 bulto 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 de lado, pero cuando el observador está cerca del eje largo de la barra no se puede ver directamente y su presencia solo se puede inferir a partir de la distribución de brillos de las estrellas a lo largo de una dirección dada.

La distancia exacta entre el Sistema Solar y el Centro Galáctico no es segura, [14] aunque las estimaciones desde el año 2000 se han mantenido dentro del rango de 24 a 28,4 kiloaños luz (7,4 a 8,7 kiloparsecs ). [15] Las últimas estimaciones a partir de métodos basados ​​en la geometría 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, variables RR Lyrae ) o velas estándar (por ejemplo, estrellas de grupo rojo ) 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 en la caracterización de cómo una 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 través del centro galáctico, también se debate activamente, con estimaciones para su longitud media y orientación que abarcan entre 1-5 kpc (barra corta o larga) y 10-50°. [23] [25] [27] Algunos autores defienden que la Vía Láctea presenta dos barras distintas, una enclavada dentro de la otra. [28] La barra está delineada por estrellas de cúmulos rojos (véase también gigante roja ); sin embargo, las variables 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 . Vista 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 Event Horizon Telescope . [32]

La compleja fuente astronómica de radio 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 acumulación de gas en el agujero negro , probablemente involucrando un disco de acreción a su alrededor, liberaría energía para alimentar la fuente de radio, que es mucho más grande que el agujero negro.

Un estudio de 2008 que vinculó radiotelescopios en Hawái, Arizona y California ( interferometría de línea de base muy larga ) midió el diámetro de Sagitario A* en 44 millones de kilómetros (0,3 UA ). [4] [33] A modo de comparación, el radio de la órbita de la Tierra alrededor del Sol es de unos 150 millones de kilómetros (1,0 UA ), mientras que la distancia de Mercurio al Sol en el punto de aproximación más cercano ( perihelio ) es de 46 millones de kilómetros (0,3 UA). Por lo 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 en Alemania, utilizando telescopios chilenos, han confirmado 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 de la observación de una llamarada de rayos X 400 veces más brillante de lo habitual, un récord, procedente de Sagitario A*. El inusual fenómeno podría haber sido causado por la desintegración de un asteroide que cayó en el agujero negro o por el entrelazamiento de las líneas del campo magnético dentro del gas que fluye hacia Sagitario A*, según los astrónomos. [36]

Hay un agujero negro supermasivo en la zona blanca brillante a la derecha del centro de esta imagen amplia (desplazable). 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 lobulares elípticas de plasma energético , denominadas burbujas , que emiten rayos gamma y X, a horcajadas sobre 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 ​​difusa niebla 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, resolvió este problema. [37] El Premio Bruno Rossi de 2014 fue para Tracy Slatyer , Douglas Finkbeiner y Meng Su "por su descubrimiento, en rayos gamma, de la gran estructura galáctica inesperada llamada burbujas de Fermi ". [39]

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

Población estelar

El centro galáctico de la Vía Láctea y un meteorito

El parsec 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 todas se formaron en un único evento de formación estelar hace unos pocos 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 para las estrellas que están en órbitas muy estrechas alrededor de Sagitario A*, como S2 y S0-102 . Los escenarios invocados para explicar esta formación involucran la formación de estrellas en un cúmulo estelar masivo alejado 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 la última teoría, ya que la formación a través de un gran disco de acreción es más probable que conduzca al borde discreto observado del cúmulo estelar joven a aproximadamente 0,5 parsec. [49] La mayoría de estas 100 estrellas jóvenes y masivas parecen estar concentradas dentro de uno o dos discos, en lugar de estar distribuidas aleatoriamente dentro del parsec central. [50] [51] Sin embargo, esta observación no permite sacar conclusiones definitivas en este punto.

Actualmente no parece que se estén formando estrellas en el centro galáctico, aunque el disco circumnuclear de gas molecular que orbita el centro galáctico a dos parsecs parece un lugar bastante favorable para la formación de estrellas. Un trabajo presentado en 2002 por Antony Stark y Chris Martin, que cartografiaba 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 superior a la del Sol y cerca de la densidad crítica para la formación de estrellas .

Se prevé que en aproximadamente 200 millones de años habrá un episodio de formación estelar en el centro galáctico, con muchas estrellas formándose rápidamente y experimentando supernovas a un ritmo cien veces superior al actual. Esta formación estelar también puede ir acompañada de la formación de chorros relativistas galácticos , a medida que la materia cae en el agujero negro central . Se cree que la Vía Láctea experimenta una formación estelar de este tipo cada 500 millones de años.

Además de la paradoja de la juventud, existe un "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 en número a las estrellas jóvenes, deberían tener una densidad que aumenta abruptamente 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 parsec de Sgr A*, y luego cae hacia el interior: en lugar de un cúmulo denso, hay un "agujero", o núcleo , alrededor del agujero negro. [52]

Se han propuesto varias sugerencias para explicar esta observación desconcertante, pero ninguna es completamente satisfactoria. [53] [54] Por ejemplo, aunque el agujero negro devoraría las estrellas cercanas, creando una región de baja densidad, esta región sería mucho más pequeña que un pársec. Como las estrellas observadas son una fracción del número total, es teóricamente posible que la distribución estelar general sea diferente de lo que se observa, 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.

El panorama del centro galáctico se basa en estudios previos del Observatorio de rayos X Chandra y otros telescopios. En la primera imagen, los rayos X de Chandra son de color naranja, verde y violeta, lo que muestra diferentes energías de rayos X, y los datos de radio de MeerKAT son de color gris. Las siguientes imágenes muestran colores únicos (de banda ancha), con los datos de rayos X de Chandra en rosa y los datos de radio de MeerKAT en azul.

Véase también

Notas y referencias

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Lectura adicional

Prensa

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