Revista Ciencia

Gas, estrellas y polvo en la galaxia espiral M 101

Por Angelrls
Artículo publicado originalmente en Amazings.es
La Imagen Astronómica del Día de Hoy (APOD), 13 de julio de 2012, ofrecida por NASA muestra una nueva toma de la famosa galaxia espiral M 101. Localizada a unos 25 millones de años luz de nosotros, proyectada sobre las estrellas de la constelación boreal de la Osa Mayor, M 101 (la galaxia del Molinete, NGC 5457) es una galaxia espiral típica con brazos espirales plagados de regiones de formación estelar. Por contra, su centro (el bulbo) es bastante pequeño. Además, llama la atención la asimetría clara que surge en uno de los brazos espirales. El origen de esta morfología asimétrica hay que buscarlo en la interacción que M 101 ha sufrido con galaxias enanas en el pasado. La galaxia espiral M 101 tiene un tamaño que es aproximadamente vez y medio el que tiene nuestra Vía Láctea.
Gas, estrellas y polvo en la galaxia espiral M 101
Imagen seleccionada por NASA como Imagen Astronómica del Día de Hoy de hoy (13 de julio de 2012), mostrando una toma multi-frecuencia de la galaxia M 101. Crédito: NASA, ESA, CXC, JPL,Caltech, STScI.
¿Qué es lo nuevo de la imagen de APOD de hoy? Los astrofísicos responsables de esta página han titulado la entrada M 101 del Siglo XXI;, en alusión a que está conseguida combinando datos de varios telescopios espaciales (todos propiedad de NASA), cada uno proporcionando información en un rango espectroscópico concreto. Así, esta nueva imagen combina datos en rayos X (coloreados en púrpura) obtenidos por el Observatorio Chandra, datos en ultravioleta (azul) obtenidos por el satélite GALEX, imágenes en el rango óptico obtenidas con el Telescopio Espacial Hubble (amarillo) y datos en infrarrojo medio obtenidos con el Telescopio Espacial Spitzer (rojo). Efectivamente, la imagen resultante (publicada originariamente en mayo en la página de Spitzer) es muy llamativa, llena de color, e informa sobre los fenómenos físicos que suceden dentro de la galaxia. Por ejemplo, las emisión de las estrellas (lo que nuestros ojos verían) viene codificada en color amarillo, dado que las estrellas emiten la mayor parte de su luz en colores ópticos, que son los que observa el HST. Dada la intensidad de la formación estelar en M 101, algunas estrellas aún son jóvenes y calientes, y emiten mucha radiación en colores del ultravioleta (codificados en azul en la imagen), trazando cúmulos de estrellas masivas incluso lejos de la parte principal de la galaxia. Parte de esta radiación ultravioleta es absorbida por el polvo interestelar, que la emite en frecuencias del infrarrojo medio (en rojo). Por otro lado, en púrpura aparecen mayoritariamente objetos puntuales: se trata de la emisión en rayos X de restos de supernovas, estrellas de neutrones y agujeros negros, junto con la emisión del centro de la galaxia donde se sitúa un agujero negro súpermasivo. En efecto, estas imágenes bonitas combinando datos en muchas frecuencias no sólo sirve para motivar la imaginación de profanos y expertos, sino que también proporcionan información valiosa sobre lo que ocurre dentro de una galaxia.
Sin embargo, nada más verla pensé: a esta imagen le falta algo importante. En efecto, tal y como os contaba hace unas semanas existe una componente muy importante de las galaxias que no se muestra en el APOD de hoy. Se trata del gas neutro, hidrógeno principalmente, la semilla de la formación estelar, que se extiende mucho más que la componente estelar de las galaxias. Sin gas atómico que se condense y enfríe para formar gas molecular no hay formación estelar, sin estrellas no se forman las galaxias, ni emiten luz las nebulosas, ni se crea polvo interestelar. En el APOD de hoy falta el gas atómico de M 101.
Así que me dije, ¿por qué no haces esa imagen tú mismo? Al fin y al cabo, hoy, en el Telescopio Anglo-Australiano (AAT, NSW, Australia) está muy nublado y no vamos a poder observar; dado que es viernes por la noche puedo hacer algo más divertido que continuar con ciertas pruebas con las lámparas de calibración del espectrógrafo. Y eso he hecho. Aprovechando la ingente cantidad de datos públicos que existen en todas las frecuencias de esta galaxia, he creado una nueva imagen de M 101 mostrando tanto el gas frío como el templado (gas ionizado), las estrellas masivas, la componente estelar vieja y el polvo. Sí he tenido que sacrificar la emisión de rayos X dado que ya me faltaban colores para confeccionar una imagen final clara. Aquí está el resultado:
Gas, estrellas y polvo en la galaxia espiral M 101
Imagen multifrecuencia de la galaxia M 101 combinando datos en ultravioleta (azul claro), óptico (verde), infrarrojo cercano (amarillo), Hα e infrarrojo medio a 8 μm (rojo) y HI a 21 cm (azul oscuro). Cada color está mostrando una componente de la galaxia. Crédito de la composición: Ángel R. López-Sánchez (AAO/MQ).
He usado los mismos datos del APOD de hoy en ultravioleta (azul claro) para las estrellas masivas e infrarrojo medio (rojo) para la emisión del polvo, pero he preferido tomar imágenes desde Tierra para mostrar la componente estelar. En este caso, he unido imágenes en el filtro R obtenidas desde el Telescopio Schmidt del Observatorio de Kitt Peak (KPNO, EE.UU.) e imágenes en infrarrojo cercano (filtro H) obtenidas con el cartografiado 2MASS. Además, he añadido una imagen en el filtro Hα (también en rojo), que traza el gas ionizado, para enfatizar mejor las regiones de formación estelar (aparecen estupendamente cuando se combinan datos en Hα y en infrarrojo medio). Es importante señalar que la componente de estrellas masivas sigue muy bien las regiones de formación estelar, de ahí que en mi composición éstas aparezcan con un color rosado y no con un color fuertemente rojizo. Finalmente, los datos en radio (línea de 21 cm del hidrógeno atómico) los conseguí del cartografiado THINGS (The HI Nearby Galaxy Survey), que usó el interferómetro VLA (Very Large Array) para sus observaciones. A la componente de gas neutro le he dado un color azul oscuro. Como se ve, el hidrógeno atómico está efectivamente más extendido que la componente estelar, mostrando mayores densidades justo donde se localizan las regiones de formación estelar, pero siendo casi inexistente en el centro de la galaxia.
Gas, estrellas y polvo en la galaxia espiral M 101
Mosaico mostrando cada una de las seis capas de color de M 101 que dan lugar a la imagen multi-frecuencia de esta galaxia (sin contar la emisión en rayos X). Crédito de las imágenes: Datos en rayos X (Chandra): NASA/CXC/JHU/K.Kuntz et al,; datos en UV (GALEX): Gil de Paz et al. 2007, ApJS, 173, 185; datos en filtros R y Hα (KPNO): Hoopes et al. 2001, ApJ, 559, 878; datos en infrarrojo cercano (2MASS): Jarrett et al. 2003, AJ, 125, 525, datos a 8 &mm;m (Spitzer): Dale et al. 2009, ApJ, 703, 517; datos en la línea de 21cm de HI (VLA): Walter et al. 2008, AJ, 136, 2563, ”The H I Nearby Galaxy Survey”. Crédito de la composición: Ángel R. López-Sánchez (AAO/MQ).
Finalmente, he colocado las seis imágenes empleadas para cada frecuencia, con el color que he usado para componer la imagen anterior, en una misma figura. En este caso, es más evidente aún seguir las distintas componentes de una galaxia y cómo se relacionan entre ellas. Este campo es algo en el que los astrofísicos actuales estamos trabajando duro en los últimos tiempos y para el que aún no tenemos una respuesta clara. En parte porque ¡necesitamos urgentemente los datos en radio a 21 cm de muchas más galaxias!

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