Los astrónomos han desvelado una nueva y fascinante vista del centro de la Vía Láctea, que revela una intrincada red de filamentos de gas cósmico con un detalle sin precedentes. La imagen fue producida utilizando el Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array (ALMA) y constituye el conjunto de datos de ALMA más grande jamás reunido. Este enorme mapa ayudará a los científicos a explorar cómo se forman las estrellas y las regiones más extremas de nuestra galaxia, cerca de su agujero negro supermasivo.
“Este es un lugar extremo, invisible a nuestros ojos, pero ahora revelado con extraordinario detalle”, dijo Ashley Burns, astrónoma del Observatorio Europeo Austral (ESO) en Alemania y miembro del equipo de investigación. Las observaciones proporcionan una mirada poco común al gas frío en una región conocida como zona molecular central (CMZ), el material básico a partir del cual se forman. Por primera vez se ha cartografiado con tanta precisión el gas frío en toda esta zona.
Mapeo de la zona molecular central.
La región fotografiada abarca 650 años luz. Consiste en una densa nube de gas y polvo que rodea al agujero negro supermasivo en el centro de la Vía Láctea. “Este es el único núcleo galáctico lo suficientemente cerca de la Tierra como para que podamos estudiarlo con tanto detalle”, explica Burns. El nuevo conjunto de datos revela la estructura de la CMZ a muchas escalas, desde formaciones masivas de gas que abarcan decenas de años luz hasta pequeñas nubes que rodean estrellas individuales.
El estudio responsable de este trabajo se llama ACES, abreviatura de ALMA CMZ Exploration Survey. ACES se centra específicamente en el gas molecular frío, el material que impulsa la formación de estrellas. Al analizar las señales de estos gases, los investigadores han descubierto un entorno químico sorprendentemente complejo. El estudio identificó docenas de moléculas, incluido el monóxido de silicio relativamente simple, así como compuestos orgánicos más complejos como el metanol, la acetona o el etanol.
Formación estelar extrema cerca del centro galáctico
En la CMZ, el gas molecular frío se mueve a lo largo de filamentos alargados que condensan el material en densos grumos donde pueden formarse. Los astrónomos comprenden bastante bien este proceso en las zonas tranquilas de la Vía Láctea, pero las condiciones cerca del centro galáctico son mucho más intensas.
“La CMZ alberga algunas de las estrellas más masivas conocidas en nuestra galaxia, muchas de las cuales viven rápidamente y mueren jóvenes, terminando sus vidas en poderosas explosiones de supernovas e incluso hipernovas”, dijo el líder de ACES Steve Longmore, profesor de astrofísica en la Universidad John Moores de Liverpool, Reino Unido. Con la encuesta ACES, los investigadores esperan aprender cómo estos entornos violentos afectan el nacimiento de estrellas y si las teorías actuales sobre la formación de estrellas siguen siendo válidas en estas condiciones extremas.
“Al estudiar cómo nacen las estrellas en la CMZ, también podemos obtener una imagen más clara de cómo han crecido y evolucionado las galaxias”, añadió Longmore. “Creemos que la región comparte muchas características con las galaxias del universo temprano, donde las estrellas se formaban en un ambiente caótico y extremo”.
Creando el mosaico de Alma más grande
Para recopilar este enorme conjunto de datos, los astrónomos utilizaron ALMA, un poderoso observatorio operado por ESO y sus socios en el desierto de Atacama de Chile. Esta es la primera vez que ALMA estudia una parte tan grande del centro galáctico, lo que da como resultado la imagen más grande del observatorio hasta la fecha. El mosaico final se creó combinando muchas observaciones separadas, muy parecido a juntar las piezas de un rompecabezas. En el cielo, la imagen completa abarca la longitud de tres lunas llenas colocadas una al lado de la otra.
“Al diseñar el estudio esperábamos un alto nivel de detalle, pero nos sorprendió realmente la complejidad y riqueza reveladas en el mosaico final”, dijo Katharina Immer, astrónoma de ALMA en ESO que participa en el proyecto. Los resultados del programa ACES se describen en cinco artículos aceptados para publicación Boletín mensual de la Real Sociedad AstronómicaUn sexto se encuentra actualmente en revisión final.
Observaciones futuras revelarán más
“La próxima mejora de la sensibilidad de banda ancha de ALMA, junto con el Very Large Telescope de ESO, pronto nos permitirá adentrarnos más profundamente en esta región, resolviendo estructuras más finas, investigando químicas más complejas y explorando la interacción entre estrellas, gas y agujeros negros con una claridad sin precedentes”, dijo Barnes. “En muchos sentidos, esto es sólo el comienzo”.
Disponibilidad de artículos de investigación e información
Este trabajo se presenta en una serie de artículos que describen los datos de ACES, que aparecerán Boletín mensual de la Real Sociedad Astronómica:
Documento I – Estudio de exploración de la zona molecular central (ACES) de ALMA I: Descripción general Documento II – Estudio de exploración de la zona molecular central (ACES) de ALMA II: Imagen continua de 3 mm Documento III – Estudio de exploración de la zona molecular central (ACES) de ALMA III: Líneas moleculares y reducción de datos centrales HMAIVN+ Estudio de exploración de la zona molecular (ACES) IV: datos de dos ventanas espectrales de ancho intermedio Documento V – Exploración de la zona molecular central de ALMA Encuesta (ACES) V: datos de CS(2-1), SO 2_3-1_2, CH3CHO 5_(1,4)-4_CNA(1,31), H-CN (1,3) y documento VI – Encuesta de exploración de la zona molecular central de ALMA (ACES) VI: El gran programa de ALMA revela una zona molecular central altamente filamentosa (revisión menor en progreso)
El conjunto de datos completo está disponible a través del Portal Científico de ALMA https://almascience.org/alma-data/lp/aces.
La colaboración global detrás del proyecto ACES
La colaboración ACES incluye a más de 160 científicos, desde estudiantes de maestría hasta investigadores jubilados, que representan a más de 70 instituciones en Europa, América del Norte y del Sur, Asia y Australia. El proyecto fue dirigido por el investigador principal Steven Longmore (Universidad John Moores de Liverpool, Reino Unido), Co-PI Ashley Barnes (Observatorio Europeo Austral, Alemania), Cara Battersby (Universidad de Connecticut, EE. UU. (Connecticut)), John Bally (Universidad de Colorado, EE. UU.) y Laudura Koldora (Univ. Astrobiología, Madrid, España (CDA), Adam Ginsberg (Universidad de Florida, EE. UU. (Florida)), Jonathan Hensch (Instituto Max Planck de Astronomía, Heidelberg, Alemania), Paul Ho (Instituto Academia Sinica de Astronomía y Astrofísica, Taiwán), Instituto de Astronomía y Astronomía (Universidad) Diederik Kruijssen (COOL Research DAO), Elizabeth Mills (Universidad de Kansas, EE. UU.), Maya Petkova (Universidad Tecnológica de Chalmers, Suecia), Mattia Sormani (Dipartimento di Scienza e Alta Tecnologia (DiSAT), Universidad de Insubria, Tressélebene de Rosséleben), Italia Lausana, Suiza e Instituto de Astrofísica Teórica, Universidad de Heidelberg, Alemania), Daniel Walker (Nodo del Centro Regional Alma del Reino Unido, Universidad de Manchester, Reino Unido) y Jennifer Wallace (Connecticut).
Dentro de ACES, el Grupo de Trabajo de Reducción de Datos de ALMA está coordinado por Adam Ginsberg, Daniel Walker y Ashley Barnes. Los colaboradores incluyen a Nazar Budayev (Florida), Laura Colgie (CDA), Savannah Gramze (Florida), Pei-Ying Hsieh (Observatorio Astronómico Nacional de Japón, Mitaka, Tokio, Japón), Desmond Jeff (Florida), Jing Lu (Observatorio Astronómico de Shanghai, Academia China) (Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik, Alemania), Marc Pound (Universidad de Maryland, EE. UU.) y Álvaro Sánchez-Monge (Institut de Ciències de l’Espai, CSIC, Bellaterra, España; Institut d’Espaels, Spalledes, Catalud, Instituto Español) con más de 30 investigadores adicionales que ayudaron en la reducción de datos.
