gov-civil-vilareal.ptBatalla de las protuberancias: ¿Se han equivocado los astrónomos acerca de las galaxias espirales todo este tiempo?
>Algunas grandes noticias de Galaxy Zoo : Se parece mucho a un esquema de clasificación clásico de galaxias, ¡ideado por primera vez por el propio Edwin Hubble! - puede estar, eh, mal. Las consecuencias de esto son tan dramáticas como cósmicas: implica muy fuertemente que la forma en que hemos estado pensando acerca de cómo las galaxias se forman y mantienen brazos espirales también es incorrecta. En lugar de ser características semipermanentes de las galaxias, es posible que en realidad se enrollen, desaparezcan y se vuelvan a reformar.
Guau. Este es un negocio muy grande.
La clasificación es un primer paso natural cuando tienes una colección de objetos y estás tratando de descifrarlos. Si puede ordenarlos de alguna manera, puede comenzar a comprenderlos. Una vez que los astrónomos comenzaron a montar cámaras en grandes telescopios a fines del siglo XIX y principios del XX, descubrieron que las galaxias, que en su mayor parte se ven como pequeños parches borrosos al ojo, tienen una asombrosa variedad de formas. Pero cayeron en cuatro categorías amplias : elíptica, espiral, irregular y peculiar.
Las galaxias espirales (las que tienen brazos espirales) tenían dos componentes principales: los propios brazos y un abultamiento central de estrellas de las que parecían emanar los brazos. Además, parecía haber un espectro de formas de estas galaxias, desde pequeñas protuberancias hasta grandes. Las galaxias con grandes protuberancias centrales tenían brazos espirales apretados, mientras que las que tenían protuberancias más pequeñas tenían brazos más abiertos. Hubble y su equipo también las clasificaron de esta manera, con la primera llamada galaxias Sa y la última Sc, con galaxias Sb intermedias entre las dos. Además, las galaxias Sa tendían a tener brazos continuos bien formados, y las Sc tienen brazos más agrupados y menos definidos.
También había una tercera estructura, llamada barra, que parece una característica rectangular o en forma de rombo en el centro de la galaxia. Estos se llaman espirales barrados, y parecían tener las mismas estructuras que los espirales regulares de otra manera, por lo que se llamaron Sba a Sbc.
El diagrama de diapasón de Hubble clasifica las galaxias según su forma y estructura. Las galaxias espirales van desde grandes protuberancias y brazos apretados hasta pequeñas protuberancias con brazos muy abiertos (con una fila paralela para espirales barradas). Pero un nuevo trabajo muestra que este diagrama puede estar obsoleto. Crédito: Karen Masters, Sloan Digital Sky Survey
El diagrama de diapasón de Hubble clasifica las galaxias según su forma y estructura. Las galaxias espirales van desde grandes protuberancias y brazos apretados hasta pequeñas protuberancias con brazos muy abiertos (con una fila paralela para espirales barradas). Pero un nuevo trabajo muestra que este diagrama puede estar obsoleto. Crédito: Karen Masters, Sloan Digital Sky Survey
Hubble creó lo que se llamó el diagrama de diapasón para describir todo esto. En un lado estaban las galaxias elípticas, que iban desde circulares (llamadas E0) hasta más estiradas (hasta E7). Éstos se convirtieron en el vástago de la horquilla, con los dos dientes siendo las espirales de Sa a Sc en uno y las espirales barradas en el otro.
Ha habido otras formas de hacer esto, pero el diapasón de Hubble ha sido más o menos el estándar durante un siglo. Ha hecho un trabajo decente, pero ha habido algunas galaxias que no encajan en el patrón. Por ejemplo, uno puede tener un bulto pequeño pero los brazos tensos, u otro con un bulto grande y los brazos bastante abiertos. Si hay una galaxia que no encaja del todo, los astrónomos generalmente usan la estructura del brazo para colocarla en el diagrama.
Ahora, sin embargo, nuevas observaciones han arrojado un mono en la llave con todo esto . Esas galaxias no son la excepción. Son la regla.
NGC 1398, una galaxia espiral barrada que es, simplemente, hermosa. Crédito: ESO
NGC 1398, una galaxia espiral barrada que es, simplemente, hermosa. Crédito: ESO
Esto viene de Galaxy Zoo , un proyecto de 'ciencia ciudadana' que permite al público realizar análisis sencillos de datos reales. Por ejemplo, los estudios modernos del cielo arrojan tantos datos que es imposible que unos pocos astrónomos se sienten y examinen. Sin embargo, resulta que los no astrónomos pueden hacer un trabajo bastante confiable en ciertas tareas de análisis, como, por ejemplo, mirar una imagen de una galaxia espiral y determinar si los brazos están apretados o más abiertos. Los estudios han demostrado que si suficientes personas revisan los datos, en general los resultados (cuando son revisados por profesionales) son bastante precisos. El trabajo es realmente divertido y solo implica una interfaz web simple.
En este caso, Galaxy Zoo presentó a las personas datos de Sloan Digital Sky Survey. Más de 250.000 galaxias grandes y brillantes fueron examinadas por 160.000 personas, que respondieron preguntas sencillas sobre ellas. Incluso los resultados más simples son importantes; por ejemplo, encontraron que el 92% de las galaxias clasificadas son espirales o elípticas, mientras que el 8% restante son irregulares o peculiares. ¡Eso nos dice algo sobre galaxias grandes y brillantes!
Pero son los seguimientos donde las cosas se pusieron interesantes. Cuando un subconjunto de galaxias espirales (las que tenían características más fáciles de identificar) se clasificaron de acuerdo con el tamaño de su abultamiento y el viento del brazo en espiral (lo que los astrónomos llaman el ángulo de paso ), ¡no encontraron casi ninguna correlación entre los dos!
Existe una correlación débil en el sentido de que las galaxias con grandes protuberancias tienden a favorecer tener brazos más apretados, pero esa no era de ninguna manera la regla. Y se descubrió que las galaxias con protuberancias más pequeñas tenían brazos en todo el espectro, desde las más apretadas hasta las más lejanas.
Esto va en contra del diagrama del diapasón de Hubble. Y se pone mejor: también encontraron que las galaxias con barras tienden a tener los brazos más abiertos. Esto nos dice algo importante sobre cómo se forman y evolucionan las galaxias espirales con el tiempo. ¿Pero que?
La espectacular galaxia espiral M61, observada por el Very Large Telescope de 8,2 metros. Crédito: ESO
La espectacular galaxia espiral M61, observada por el Very Large Telescope de 8,2 metros. Crédito: ESO
Podría pensar que los brazos espirales se forman porque, debido a la gravedad, las estrellas cercanas al centro de la galaxia orbitan más rápido que las estrellas más alejadas, por lo que aparece naturalmente un patrón en espiral. Pero hay un problema con esto: con el tiempo, esto acabaría con los brazos y destruiría la estructura. El pensamiento era que vemos tantas galaxias con brazos que no puede ser así como funcionan las cosas.
Entonces a los astrónomos se les ocurrió una idea llamada hipótesis de onda de densidad. Los brazos espirales, según esto, son más como atascos de estrellas y gas en una galaxia. Un atasco de tráfico en una carretera puede persistir durante mucho tiempo, aunque los vehículos individuales entren y salgan de ellas. Se pensaba que los brazos espirales eran el equivalente cósmico, donde se forman ondas de densidad espirales debido a la complicada física de la gravedad de un disco galáctico. Las estrellas entran y salen de ellas, pero la ola en sí persiste. De esta manera, los brazos no terminan con el tiempo.
Este es el paradigma básico que usan los astrónomos, y se han publicado innumerables artículos sobre él ... pero estos nuevos resultados muestran que esto puede no ser correcto. Esta idea de onda de densidad se basa en el diagrama del diapasón, donde los brazos y las protuberancias están estrechamente relacionados; la física de la onda de densidad conecta los brazos espirales de alguna manera con el tamaño de la protuberancia. Pero los hallazgos del Galaxy Zoo muestran que algo más está sucediendo, ya que a los brazos no parece importarles demasiado en general el tamaño del bulto.
Lo que postulan los astrónomos a cargo del proyecto es que los brazos espirales se forman debido a algún tipo de perturbación en el disco de la galaxia (similar a cómo la hipótesis de la onda de densidad dice que también se forman), pero el patrón no es necesariamente persistente. En cambio, los brazos se pueden enrollar y endurecerse con el tiempo. En algún momento, el patrón se destruye, los brazos desaparecen y luego el proceso comienza de nuevo.
Esto explicaría el comportamiento que ven en los datos. Aunque no se sumergen en esto, también postulan que una barra central de alguna manera ralentiza este proceso, ya que las galaxias barradas tienden a tener los brazos más abiertos. Sin embargo, la conexión allí aún no se comprende.
Entonces, ¿cómo se perdió el Hubble de todo esto? Simple: él y su equipo tenían una muestra muy limitada de galaxias para observar. Simplemente no tenían suficientes muestras para sacar conclusiones sólidas. Los estudios modernos tienen miles o incluso millones de galaxias, lo que permite un análisis estadístico mucho mejor.
Es gracioso para mi; hemos estado usando el diagrama de Hubble durante todas estas décadas, y la razón por la que se ha perdido en ese momento es, irónicamente, ¡tantos datos! Fue necesario que Galaxy Zoo y su enorme cantidad de participantes pudieran examinar esos datos, asignando pequeñas cantidades a cada persona. Incluso las computadoras no hacen un trabajo perfecto, ya que tienden a ser programadas con nuestras propias nociones preconcebidas para la clasificación. Los científicos ciudadanos no trabajan bajo esa carga y son libres de encontrar cosas nuevas.
Eso sí, este es solo el primer paso en una nueva dirección. La idea de que los brazos en espiral terminan ha existido en la comunidad astronómica durante un tiempo, ganando popularidad, pero esto es un impulso considerable para ella. Ahora los profesionales tienen que entrar y trabajar en la física y explicar las observaciones de una manera que no lo habían hecho antes.
Eso es emocionante. ¿Qué cosas nuevas descubrirán, procesos que aún no se habían considerado y que funcionan a escalas de decenas y cientos de miles de años luz?
a todos los chicos que he amado antes de reservar
Como señalan los autores, incluso después de más de un siglo de estudiar los brazos espirales en las galaxias, todavía hay cosas básicas sobre ellos que no entendemos. Con suerte, este es un gran paso para solucionarlo.
