Otra imagen espectacular del telescopio Webb nos enseña sobre las maravillas del Universo. En esta ocasión, aprendemos sobre la galaxia infrarroja (IR) ultraluminosa (ULIRG) Arp 220[1]. Este objeto se encuentra a 250 millones de años luz de distancia en la constelación de Serpens, justo por encima de lo que se conoce como su cabeza.
El centro es bastante luminoso en el infrarrojo, casi saturando esta imagen y creando los famosos picos de difracción de Webb que hacen que esta imagen parezca casi una estrella. Arp 220 100 veces más luminoso que nuestra galaxia y su luminosidad es producida por dos galaxias espirales en proceso de fusión, cada una con más de un billón de soles.
Arp 220 ha sido estudiado durante mucho tiempo, buscando comprender su forma intrincada y qué está alimentando su formación estelar y su núcleo galáctico activo. En 1997, las observaciones realizadas con la Cámara de Infrarrojo Cercano y el Espectrómetro de Objetos Múltiples (NICMOS) del Telescopio Espacial Hubble, descubrieron que la fuerte luminosidad el IR se produce por la colisión de dos galaxias espirales, y con ello provocando una explosión de formación estelar. En la imagen de NICMOS, el núcleo de uno de los objetos aparece como un objeto brillante en forma de luna creciente[2], con la mitad inferior probablemente oscurecida por un disco de polvo de 300 años luz de diámetro.
A la izquierda está el núcleo de la otra galaxia en colisión, que aparece como un objeto redondo brillante a unos 1.200 años luz (400 pc) de distancia.
Observaciones posteriores realizadas con el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) revelaron que, a pesar de la fusión de dos galaxias, la estructura del núcleo tiene una simetría y regularidad impresionantes, lo que implica que el disco de cada galaxia tuvo tiempo de relajarse durante el proceso de fusión. Esto significa que cada disco ha girado varias revoluciones sobre las cuales cambiaron significativamente su separación pero ahora se han estabilizado. Calculando un período de rotación de 1 millón de años, la simetría observada implica que la fusión de estas dos galaxias tomó entre 3 y 5 millones de años[3].
Reference arXiv:1605.09381v2 [astro-ph.GA] 7 Feb 2017
La observación óptica del telescopio espacial Hubble también condujo al descubrimiento de más de 200 objetos que parecen ser enormes cúmulos de estrellas. Estos cúmulos están formados por grupos de estrellas de población jóvenes e intermedias, muchos con masas de 106 a 107 la masa del Sol. Ocho de estos grupos fueron identificados en las imágenes de NICMOS[3]. Los cúmulos de estrellas son los nudos brillantes de color blanco azulado visibles en la imagen de Hubble, acumulados en una región polvorienta de unos 5.000 años luz de diámetro. Aunque esta región tiene aproximadamente el 5 por ciento del diámetro de la Vía Láctea, la cantidad de gas es igual a la cantidad de gas en toda nuestra galaxia.
Reference Lockhart, K.E. et al 2015, The Astrophysical Journal, 810:149
Arp 220 brilla más en luz infrarroja, con una intensidad que le otorga la clasificación de galaxia infrarroja ultraluminosa. Sin embargo, las regiones externas observadas con Webb y representadas en azul, también revelan material que fue sacado de las galaxias durante la interacción gravitacional; estos se conocen como colas de marea y son evidencia de que aquí ocurrió una fusión. Para hacer más interesante este objeto, debemos también tomar en cuenta las observaciones realizadas con los interferómetros milimétricos. Estas revelan que los núcleos dobles giran en sentido contrario entre sí, cada uno con una concentración de gas muy alta en sus centros[5], mientras que al mismo tiempo giran alrededor de un disco molecular masivo deformado [6]. Observaciones en rayos-x realizadas con el Observatorio de rayos X Chandra de la NASA revelan también una emisión en rayos-X que surge de dos núcleos. Esto indica la presencia de dos agujeros negros supermasivos en el centro de estas galaxias[7], lo cual pude explicar el origen de esta deformación y otros importantes aspectos de ARP 220.
Arp 220 también es conocido como IC 1127, VV 540, KPG 470, UGC 09913
Referencias:
[1] NASA, ESA, CSA, STScI [2] Rodger Thompson, Marcia Rieke, Glenn Schneider (University of Arizona) and Nick Scoville (California Institute of Technology), and NASA
[3] Scoville, N. Z., et al. 1998, ApJ, 492, L107
[4] The Astrophysical Journal 2017, Vol 836, p 66
[5] Scoville N. Z. 2009, ASP Conference Series, Vol 408, p95
[6]A. Eckart & D. Downes 2001, The Astrophysical Journal, Vol 551,p730
[7] A. Paggi et al 2017 The Astrophysical Journal, 841 44
[8] Image chandra https://chandra.harvard.edu/photo/2002/1181/