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Simulación de la galaxia espiral M 51

12/12/2009 19:30 0 Comentarios Lectura: ( palabras)

Las galaxias espirales son sin duda unas de las más hermosas estructuras en el universo. Aunque detrás su elegancia natural existe una compleja naturaleza. Pero, ¿qué provoca estas galaxias no se enrollen? ¿cómo se generan estas estructuras? las respuestas a estas preguntas son un desafío astronómico que permanece por largo tiempo. Bajo un modelo, la estructura espiral se crea por ondas de densidad espiral. Bajo el otro las ondas son inducidas por interacciones de marea. Esta aproximación está explorada en un nuevo artículo de Dobbs et al. aceptado para su publicación en Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. Específicamente, los autores intentaron usar las fuerzas del modelo en espiral para recrear la estructura de los brazos espirales del gran diseño espiral de la galaxia M 51.

Para modelar la interacción, comenzaron realizando un modelo de una galaxia con una distribución simple de masas (dividida en disco, núcleo, y halo) similar a M 51. Su galaxia inicialmente estaba libre de una estructura espiral, pero las " inestabilidades gravitatorias en las estrellas produjeron una estructura fragmentada con múltiples brazos (conocida como espiral floculenta). Esta naturaleza floculenta fue predicha en un artículo de 1964 de Toomre y ha sido simulada numerosas veces desde entonces. El equipo Dobbs introdujo entonces una fuente puntual para representar la galaxia menor (NGC 5195) además de los parámetros orbitales derivados de simulaciones anteriores de Theis y Spinneker en 2003.

Para los primeros 60 millones de años, ninguna estructura nueva significativa apareció. El disco mostraba algunas perturbaciones debidas a la aproximación de la galaxia compañera, pero no surgió ningún tipo de estructura espiral. Sin embargo, hacia 120 millones de años del comienzo de la simulación, existen pistas de un brazo espiral en el lado de la galaxia más cercano a la galaxia compañera que se forma algo más tarde hacia 180 millones de años, dos brazos espirales pronunciados dominan el aspecto de la galaxia, extendiéndose 15000 años-luz.

Pero los brazos no duran demasiado. Hacia los 240 millones de años, los brazos se extienden únicamente 6500 años-luz mientras las fuerzas gravitacionales de la galaxias compañera parecen "pastorear" el gas de la galaxia mientras es atraído a su alrededor. Alrededor de 300 millones de años, los brazos espirales han crecido de nuevo y el par de galaxias parecen notablemente similares al estado actual del sistema M51/NGC 5195.

Comparación de la simulación a 300 millones de años con la imagen del Telescopio Espacial Hubble. Crédito de la imagen: Claire Dobbs et al.

Los autores advierten varias características que su simulación tiene en común con la galaxia real. En el lado donde la galaxia compañera se aproximó inicialmente a la galaxia, observamos una "onda" en un brazo (llamada A en la imagen de la izquierda). Otro parecido es la división de uno de los brazos espirales aunque, de nuevo, la posición exacta es distinta (llamada B en la imagen).

Otra comparación que hacen los autores de las fuerzas (o amplitudes) de los distintos patrones espirales (un brazo, dos brazo, tres brazo, etc...) en transcurso del tiempo. Descubrieron que el patrón de dos brazos era el más predominante, pero a partir de la mecánica, determinaron que había estructuras con brazos subyacentes que no llegaban a desarrollarse. Sin embargo estos patrones se acercaban a la amplitud de una espiral de dos brazos. Los autores resaltan que en esto es consistente con los descubrimientos de otro grupo que estudió M 51, y cuyos resultados todavía temen ser preparados para su publicación.

Sin embargo, existen también algunas diferencias. Un penacho de gas se extendió desde la M 51 simulada que no tiene una contraparte en la galaxia real (en la imagen C). Las observaciones reales muestran grandes cantidades de gas delante de la galaxia compañera que no están presentes en el mismo grado en la simulación (en la imagen D). Por último las observaciones reales muestran un perceptible aplanamiento de los brazos de M 51 en las proximidades de su compañera. De nuevo, esto no aparece la simulación. Los autores sugieren discrepancias quizá debidas al modelo simplista de NGC 5195 como una fuente puntual en lugar de un cuerpo extendido, o bien tal vez existan ligeras diferencias en los parámetros iniciales al compararlos con el sistema real.

Diversos momentos de la simulación. Crédito de la imagen: Claire Dobbs et al.

Incluso con estas diferencias, los autores sugieren que su modelo de interacción muestra que el estructura espiral, al menos en este caso, es más probablemente resultado de la interacción mareal en M51 por NGC 5195. También resaltan que las sondas de densidad espirales son consistentes con un "patrón de velocidad" para la galaxia (el patrón de velocidad es una velocidad angular a la cual los brazos rotan sí son vistos como una estructura coherente). En lugar de eso las observaciones mostraron que los brazos deberían tener distintos patrones de velocidad a diferentes radios.

Aunque Este trabajo lo sugiere que todas las estructuras espirales se hayan formado por interacciones de marea con sus galaxias compañeras, este estudio resulta ser un refuerzo para esta posibilidad en muchas galaxias que tienen galaxias compañeras y específicamente en M51. Además, las simulaciones también revelan que estos brazos espirales inducidos por marea son un fenómeno temporal. Puesto que no tienen una velocidad fija, lentamente se enrollarán mientras progresa la interacción, hasta que las galaxias resultaban más distorsionadas y finalmente se fusionan.

Fuente original

Publicado en Odisea cósmica


Sobre esta noticia

Autor:
Carlos Perla Hernández (1246 noticias)
Fuente:
odiseacosmica.com
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Tipo:
Reportaje
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