De todas las galaxias que observamos en nuestro universo, las galaxias elípticas pueden ser las más simples de todas, lo que a veces puede hacernos preguntarnos por qué se les llama galaxias. El nombre de este tipo de galaxias se lo dio el astrónomo Edwin Hubble, quien en 1926 se dio cuenta de que muchas de las nebulosas que observaba eran galaxias como la nuestra y que la mayoría podían organizarse según sus formas. Su clasificación morfológica se conoce como la Secuencia de Hubble o el tenedor de Hubble. Las galaxias elípticas con tipo E0, son redondas mientras que las tipo E7 son alargadas como una salchicha. Los astrónomos han determinado que la forma de una galaxia proporciona información sobre su pasado, en particular sobre cómo se fusionaron las galaxias para finalmente formar estas galaxias elípticas.
Una de estas galaxias es M87, la galaxia elíptica más grande conocida en nuestro universo cercano. La nubosidad alrededor del centro, que le da a todas las galaxias elípticas su aspecto poco complicado, es en realidad miles de millones de estrellas que están muy lejos y hace que se parezcan a una nube. Messier 87 está catalogada como una elíptica de E0 a E1; sin embargo, observaciones más recientes tomadas con el Observatorio Keck [https://www.keckobservatory.org/] revelan que esta galaxia tiene una forma alargada como una papa. Con este resultado probablemente podamos excluir su clasificación como una galaxia E0.
M87 también es bien conocido por su agujero negro supermasivo (SMBH por sus siglas en ingles) en el centro. Este agujero negro fue el objetivo de la primera imagen de un agujero negro que el Telescopio Eventos Horizontes tomó en el 2017. [https://www.cfa.harvard.edu/facilities-technology/telescopes-instruments/event-horizon-telescope-eht ] Usando este telescopio, fue posible medir con más precisión su radio gravitatorio angular del agujero negro en M87 [1]
Buscando determinar la historia de crecimiento de M87 a lo largo del tiempo cósmico, Emily R. Liepold, Chung-Pei Ma y Jonelle L. Walsh estudiaron la cinemática estelar en la galaxia, desde el agujero negro supermasivo central (SMBH por susignlas en ingles) hasta las regiones más externas, permitiéndoles también proporcionar una visualización de la forma real de esta galaxia elíptica[2]. Determinar cómo se mueven las estrellas en la galaxia requirió observaciones espectroscópicas además de los datos existentes del Hubble. Con la ayuda del telescopio Keck, este equipo observó 39 regiones utilizando un espectrógrafo de unidad de campo integral (IFU). Cubrir 39 regiones requirió varias campañas de observación que se extendieron por un periodo de dos años. Sin embargo, todas estas observaciones, junto con el uso del IFU, les permitió obtener imágenes simultáneas de diferentes tipos de luz y una cobertura completa de la galaxia.
Otro aspecto interesante de esta investigación fue que, para generar la visualización en 3D, no solo utilizaron observaciones, sino también un código numérico desarrollado por Chung-Pei Ma con otros científicos. El código es un modelo dinámico de galaxias y agujeros negros supermasivos llamado "Axisimetría en modelos triaxiales de superposición de órbitas de Schwarzschild [4]". Este modelo, como muchos otros modelos utilizados por los astrónomos, es un código numérico desarrollado a partir de principios teóricos básicos para ayudar a obtener este tipo de predicción. Utilizando este código, también infieren que la masa del SMBH es de unos 5,400 millones de masas solares, que es ligeramente inferior al valor predicho por el Telescopio Eventos Horizontes, que predice que será de unos 6,500 millones de masas solares. Aunque esto puede parecer una pequeña diferencia a nuestros ojos, las mediciones precisas ayudan a los astrónomos a comprender las relaciones entre los agujeros negros y sus galaxias anfitrionas, cómo se alimentan y cómo impactan el entorno que los rodea.
En conclusión, esta investigación no solo proporciona una visualización en 3D del M87, sino también una nueva restricción a la masa de su SMBH en el centro.
Referencias:
[1] The Event Horizon Telescope Collaboration et al 2019 ApJL 875 L6
[2] Emily R. Liepold et al 2023 ApJL 945 L35
[3] https://hubblesite.org/contents/news-releases/2023/news-2023-014
[4] Matthew E. Quenneville et al 2021 ApJS 254 25