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Articulo de referencia

Centro Galáctico

Coordenadas : 17 h 45 m 40,04 s , −29° 00′ 28,1″ El centro galáctico, tal como lo observa uno de los telescopios infrarrojos 2MASS , se encuentra en la parte superior izquierda ...

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Coordenadas : 17 h 45 m 40,04 s , −29° 00′ 28,1″Mapa del cielo

El centro galáctico, tal como lo observa uno de los telescopios infrarrojos 2MASS , se encuentra 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 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 ] parte del cual es una fuente de radio muy compacta que surge de un punto brillante en la región alrededor del agujero negro, cerca del horizonte de sucesos . [ 6 ] El Centro Galáctico está aproximadamente a 8 kiloparsecs (26 000 años luz) de la Tierra [ 3 ] en la dirección de las constelaciones Sagitario , Ofiuco y Escorpio , donde la Vía Láctea aparece más brillante, visualmente cerca del Cúmulo de la Mariposa (M6) o la estrella Lambda Scorpii , al sur de la Nebulosa de la Pipa . 

Hay alrededor de 10 millones de estrellas dentro de un pársec del centro galáctico, dominadas por gigantes rojas , con una población significativa de supergigantes masivas y estrellas Wolf-Rayet provenientes de la formación estelar en la región hace aproximadamente 1 millón de años. Las estrellas del núcleo constituyen una pequeña parte dentro de la región central mucho más extensa, llamada bulbo galáctico .

Descubrimiento

Este vídeo panorámico ofrece una visión más detallada de una enorme imagen de la parte central de la Vía Láctea, obtenida mediante la combinación de miles de imágenes del telescopio VISTA del ESO en Paranal, Chile, y la compara con la vista en luz visible. Gracias a que VISTA cuenta con una cámara sensible a la luz infrarroja, puede ver a través de gran parte del polvo que obstruye la visión en luz visible, aunque muchos filamentos de polvo más opacos aún se aprecian claramente en esta imagen.

Debido al polvo interestelar presente en la línea de visión, el Centro Galáctico no puede estudiarse en longitudes de onda visibles , ultravioletas ni de rayos X blandos (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 , submilimétricas y de radio .

Immanuel Kant afirmó en su obra Historia natural universal y teoría de los cielos (1755) que una gran estrella se encontraba en el centro de la galaxia Vía Láctea , y que Sirio podría ser dicha estrella. [ 7 ] Harlow Shapley afirmó en 1918 que el halo de cúmulos globulares que rodeaban la Vía Láctea parecía estar centrado en los enjambres estelares de la constelación de Sagitario, pero las oscuras nubes moleculares de la zona impedían la observación mediante astronomía óptica. [ 8 ]

A principios de la década de 1940, Walter Baade, del Observatorio Mount Wilson , aprovechó el apagón impuesto durante la guerra en la cercana Los Ángeles para buscar el centro con el telescopio Hooker de 250 cm (100 pulgadas) . Descubrió que cerca de la estrella Alnasl (Gamma Sagittarii) existe un vacío de un grado de ancho en las bandas de polvo interestelar, que ofrece una vista relativamente clara de los cúmulos de estrellas alrededor del núcleo de la Vía Láctea. [ 9 ] Este hueco se conoce desde entonces como la Ventana de Baade . [ 10 ] 

En Dover Heights , Sídney, Australia, un equipo de radioastrónomos de la División de Radiofísica del CSIRO , liderado por Joseph Lade Pawsey , utilizó interferometría marina para descubrir algunas de las primeras fuentes de radio interestelares e intergalácticas, como Taurus A , Virgo A y Centaurus A. En 1954, construyeron una antena parabólica fija de 24 metros (80 pies ) y la utilizaron para realizar un estudio detallado de un cinturón extenso y extremadamente potente de emisión de radio detectado en Sagitario. Bautizaron una intensa fuente puntual cerca del centro de este cinturón como Sagitario A y se percataron de que se encontraba en el centro mismo de la Galaxia, a pesar de estar a unos 32 grados al suroeste del Centro Galáctico que se conjeturaba en aquel momento. [ 11 ] 

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 galácticas . [ 12 ] 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 ARN , en el centro galáctico de la galaxia Vía Láctea. [ 13 ] [ 14 ]

Distancia al centro galáctico

Animación de una galaxia barrada como la Vía Láctea que muestra la presencia de un bulbo en forma de X. Esta forma se extiende hasta aproximadamente la mitad del radio de la barra. Es directamente visible cuando la barra se observa de lado, pero cuando el observador se encuentra cerca del eje mayor de la barra, no se puede ver directamente y su presencia solo se puede inferir a partir 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 se conoce con certeza, [ 15 ] 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 ) . [ 16 ] Las últimas estimaciones basadas en métodos geométricos y candelas estándar arrojan las siguientes distancias al Centro Galáctico:

  • 7,4 ± 0,2 (estadístico) ± 0,2 (sistémico) o7,4 ± 0,3  kpc (≈24 ± 1 kal  ) [ 16 ]
  • 7,62 ± 0,32  kpc (≈24,8 ± 1  kal ) [ 17 ]
  • 7,7 ± 0,7  kpc (≈25,1 ± 2,3  kal ) [ 18 ]
  • 7,94 o8,0 ± 0,5  kpc (≈26 ± 1,6  kly ) [ 19 ] [ 20 ] [ 21 ]
  • 7,98 ± 0,15 (estadístico) ± 0,20 (sistémico) o8,0 ± 0,25  kpc (≈26 ± 0,8  kal ) [ 22 ]
  • 8,33 ± 0,35  kpc (≈27 ± 1,1  kal ) [ 5 ]
  • 8,0 ± 0,3  kpc (≈25,96 ± 0,98  kAy ) [ 23 ]
  • 8,7 ± 0,5  kpc (≈28,4 ± 1,6  kal ) [ 24 ]
  • 8,122 ± 0,031  kpc (≈26,49 ± 0,1  kal ) [ 25 ]
  • 8,178 ± 0,013(stat) ± 0,022(syst) kpc (≈26,67 ± 0,1  kal ) [ 3 ]

Una determinación precisa de la distancia al Centro Galáctico, establecida a partir de estrellas variables (por ejemplo, variables RR Lyrae ) o candelas estándar (por ejemplo, estrellas de la rama roja ), se ve obstaculizada por numerosos efectos, entre los que se incluyen una ley de enrojecimiento ambigua , un sesgo hacia valores menores 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. [ 26 ] [ 27 ]

La naturaleza de la barra de la Vía Láctea , que se extiende a través del Centro Galáctico, también es objeto de debate, con estimaciones para su semilongitud y orientación que varían entre 1–5 kpc (barra corta o larga) y 10–50°. [ 24 ] [ 26 ] [ 28 ] Algunos autores defienden que la Vía Láctea presenta dos barras distintas, una anidada dentro de la otra. [ 29 ] La barra está delimitada por estrellas de la rama roja (véase también gigante roja ); sin embargo, las variables RR Lyrae no trazan una barra galáctica prominente. [ 26 ] [ 30 ] [ 31 ] La barra podría 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. [ 32 ]

agujero negro supermasivo

El agujero negro supermasivo Sagitario A* , fotografiado por el Telescopio del Horizonte de Sucesos [ 33 ]

La compleja radiofuente astronómica Sagitario A parece estar ubicada casi exactamente en el centro galáctico y contiene una intensa radiofuente 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 mediante un disco de acreción a su alrededor, liberaría energía para alimentar la radiofuente, que a su vez es mucho mayor que el agujero negro.

Un estudio de 2008 que conectó radiotelescopios en Hawái, Arizona y California ( interferometría de muy larga base ) midió que el diámetro de Sagitario A* era de 44 millones de kilómetros (~0,294 UA ). [ 4 ] [ 34 ] En 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 su punto más cercano ( perihelio ) es de 46 millones de kilómetros (~0,307 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 [ 35 ] [ 36 ] o 4,1 millones de masas solares. [ 25 ]

El 5 de enero de 2015, la NASA informó haber observado un destello de rayos X 400 veces más brillante de lo habitual, un récord histórico, proveniente de Sagitario A*. Según los astrónomos, este evento inusual pudo haber sido causado por la fragmentación 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*. [ 37 ]

En la zona blanca brillante situada a la derecha del centro de esta amplia imagen (que se puede desplazar), se observa un agujero negro supermasivo. Esta fotografía compuesta abarca aproximadamente medio grado.

Burbujas de Fermi emisoras de rayos gamma y rayos X

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

En noviembre de 2010, se anunció que se detectaron dos grandes estructuras lobulares elípticas de plasma energético , denominadas burbujas , que emiten rayos gamma y rayos X, a ambos lados del núcleo de la galaxia Vía Láctea. [ 38 ] Denominadas burbujas de Fermi o eRosita , [ 39 ] se extienden hasta unos 25 000 años luz por encima y por debajo del Centro Galáctico. [ 38 ] La niebla difusa de rayos gamma de la galaxia dificultó las observaciones previas, pero el equipo de descubrimiento liderado por D. Finkbeiner, basándose en la investigación de G. Dobler, superó este problema. [ 38 ] El Premio Bruno Rossi 2014 fue otorgado a Tracy Slatyer , Douglas Finkbeiner y Meng Su "por su descubrimiento, en rayos gamma, de la gran estructura galáctica imprevista llamada burbujas de Fermi ". [ 40 ]

Se está investigando el origen de las burbujas. [ 41 ] [ 42 ] Las burbujas están conectadas y aparentemente acopladas, a través del transporte de energía, al núcleo galáctico mediante estructuras columnares de plasma energético denominadas chimeneas . [ 43 ] En 2020, por primera vez, se observaron los lóbulos en luz visible [ 44 ] y se realizaron mediciones ópticas. [ 45 ] Para 2022, simulaciones informáticas detalladas confirmaron además que las burbujas fueron causadas por el agujero negro Sagitario A*. [ 46 ] [ 39 ]

Población estelar

El centro galáctico de la Vía Láctea y un meteorito

El pársec cúbico central alrededor de Sagitario A* contiene alrededor de 10 millones de estrellas . [ 47 ] Aunque la mayoría son estrellas gigantes rojas antiguas , el Centro Galáctico también es rico en estrellas masivas . Hasta ahora se han identificado allí más de 100 estrellas OB y ​​Wolf-Rayet. [ 48 ] 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, quienes esperaban que las fuerzas de marea del agujero negro central impidieran su formación. [ 49 ]

Esta paradoja de la juventud es aún más fuerte para las estrellas que están en órbitas muy cercanas alrededor de Sagitario A*, como S2 y S0-102 . Los escenarios invocados para explicar esta formación involucran o bien la formación estelar en un cúmulo estelar masivo desplazado del Centro Galáctico que habría migrado a su ubicación actual una vez formado, o bien la formación estelar 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 pársec. [ 50 ] 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 pársec central. [ 51 ] [ 52 ] Sin embargo, esta observación no permite sacar conclusiones definitivas en este punto.

Actualmente no parece haber formación estelar en el Centro Galáctico, aunque el Disco Circunnuclear de gas molecular que orbita el Centro Galáctico a dos pársecs parece un lugar bastante favorable para la formación de estrellas. Un trabajo presentado en 2002 por Antony Stark y Chris Martin, que mapeó la densidad del gas en una región de 400 años luz alrededor del Centro Galáctico, reveló un anillo acumulado con una masa varios millones de veces mayor que la del Sol y cerca de la densidad crítica para la formación estelar .

Predicen que, dentro de unos 200 millones de años, se producirá un brote estelar en el centro galáctico, con la formación rápida de numerosas estrellas que experimentarán supernovas a un ritmo cien veces superior al actual. Este brote estelar podría 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 experimenta un brote 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 con creces en número a las 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 máximo a una distancia de aproximadamente 0,5 pársecs de Sgr A*, para luego disminuir hacia el interior: en lugar de un cúmulo denso, hay un "agujero" o núcleo alrededor del agujero negro. [ 53 ]

Se han propuesto varias sugerencias para explicar esta desconcertante observación, pero ninguna es completamente satisfactoria. [ 54 ] [ 55 ] Por ejemplo, aunque el agujero negro devoraría las estrellas cercanas, creando una región de baja densidad, esta región sería mucho menor que un pársec. Dado que las estrellas observadas representan una fracción del número total, teóricamente es posible que la distribución estelar general sea diferente de la observada, aunque aún no se han propuesto modelos plausibles de este tipo.

agujeros negros estelares

Se sospecha que el centro galáctico alberga una gran población de agujeros negros de masa estelar . Probablemente existan alrededor de 25 000 agujeros negros de masa estelar en los pársecs centrales del centro galáctico como resultado de la fricción dinámica y la migración. [ 56 ] [ 57 ] Estos agujeros negros tienen un efecto importante en la población estelar del centro galáctico y del cúmulo S. Limitan el número de estrellas masivas de tipo O mediante colisiones estelares. [ 58 ]

En mayo de 2021, la NASA publicó nuevas imágenes del Centro Galáctico, basadas en observaciones del Observatorio de Rayos X Chandra y otros telescopios. [ 59 ] 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 previos del Observatorio de Rayos X Chandra y otros telescopios. En la primera imagen, los rayos X de Chandra se muestran en naranja, verde y morado, indicando diferentes energías, mientras que los datos de radio de MeerKAT aparecen en gris. Las siguientes imágenes muestran colores individuales (de banda ancha), con los datos de rayos X de Chandra en rosa y los datos de radio de MeerKAT en azul.
Imagen compuesta etiquetada
Imagen compuesta
Composición monocromática de rayos X y radio
Radio de un solo color
Los alrededores del Centro Galáctico (mapa de vista superior)

Véase también

Notas y referencias

  1. ↑ Overbye, Dennis (31 de enero de 2022). «Una visión electrizante del corazón de la Vía Láctea: una nueva imagen de ondas de radio del centro de nuestra galaxia revela todas las formas de frenesí que pueden alcanzar unos cien millones de estrellas» . The New York Times . Consultado el 1 de febrero de 2022 .
  2. ↑ Heywood, I.; et al. (28 de enero de 2022). "El mosaico del centro galáctico MeerKAT de 1,28 GHz" . The Astrophysical Journal . 925 (2): 165. arXiv : 2201.10541 . Bibcode : 2022ApJ...925..165H . doi : 10.3847/1538-4357/ac449a . S2CID 246275657 .  
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Lecturas adicionales

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  • Melia, Fulvio (2003). El agujero negro en el centro de nuestra galaxia . Princeton: Princeton University Press. ISBN 978-0-691-09505-9.
  • Melia, Fulvio (2007). El agujero negro supermasivo galáctico . Princeton: Princeton University Press. ISBN 978-0-691-13129-0.

Prensa

  • "Nueva imagen radioeléctrica de MeerKAT revela el complejo corazón de la Vía Láctea – SARAO" . 26 de enero de 2022.
  • Grupo del Centro Galáctico de UCLA. Archivado el 26 de junio de 2017 en Wayback Machine.
  • Grupo del Centro Galáctico del Instituto Max Planck de Física Extraterrestre
  • El agujero negro supermasivo galáctico
  • El agujero negro en el centro de la Vía Láctea
  • El corazón oscuro de la Vía Láctea
  • Animación que muestra las órbitas de las estrellas cerca del centro de la galaxia Vía Láctea.
  • Acercamiento al centro de la Vía Láctea
  • Se avecina un aumento drástico de las explosiones de supernovas.
  • APOD :
    • Viaje al centro de la galaxia
    • Una nube galáctica de antimateria
    • Estrellas rápidas cerca del centro galáctico
    • En el centro de la Vía Láctea
    • Paisaje estelar del centro galáctico
    • Centro Galáctico Anotado
  • Una simulación de las estrellas que orbitan el agujero negro masivo central de la Vía Láctea.
  • Centro Galáctico en arxiv.org
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