Protuberancia galáctica - Galactic bulge

Impresión artística del abultamiento central de la Vía Láctea .

En astronomía , una protuberancia galáctica (o simplemente una protuberancia ) es un grupo de estrellas muy compacto dentro de una formación estelar más grande. El término se refiere casi exclusivamente al grupo central de estrellas que se encuentran en la mayoría de las galaxias espirales (ver esferoide galáctico ). Históricamente, se pensaba que las protuberancias eran galaxias elípticas que tenían un disco de estrellas a su alrededor, pero las imágenes de alta resolución del Telescopio Espacial Hubble han revelado que muchas protuberancias se encuentran en el corazón de una galaxia espiral. Ahora se piensa que hay al menos dos tipos de protuberancias: protuberancias que son como elípticas y protuberancias que son como galaxias espirales.

Protuberancias clásicas

Una imagen de Messier 81 , una galaxia con un abultamiento clásico. La estructura en espiral termina al inicio del abultamiento.

Las protuberancias que tienen propiedades similares a las de las galaxias elípticas a menudo se denominan "protuberancias clásicas" debido a su similitud con la visión histórica de las protuberancias. Estas protuberancias están compuestas principalmente por estrellas que son más antiguas, estrellas de Población II , y por lo tanto tienen un tono rojizo (ver evolución estelar ). Estas estrellas también se encuentran en órbitas que son esencialmente aleatorias en comparación con el plano de la galaxia, lo que le da al bulto una forma esférica distinta. Debido a la falta de polvo y gases, las protuberancias tienden a no tener casi formación de estrellas. La distribución de la luz se describe mediante un perfil Sersic .

Se cree que las protuberancias clásicas son el resultado de colisiones de estructuras más pequeñas. Las fuerzas gravitacionales convulsivas y los momentos de torsión interrumpen las trayectorias orbitales de las estrellas, lo que resulta en órbitas abultadas aleatorias. Si cualquiera de las galaxias progenitoras era rica en gas, las fuerzas de las mareas también pueden causar entradas al núcleo de la galaxia recién fusionada. Después de una fusión importante , es más probable que las nubes de gas se conviertan en estrellas debido a los choques (ver formación de estrellas ). Un estudio ha sugerido que alrededor del 80% de las galaxias en el campo carecen de un abultamiento clásico, lo que indica que nunca han experimentado una fusión importante. La fracción de galaxias sin protuberancias del Universo se ha mantenido aproximadamente constante durante al menos los últimos 8 mil millones de años. En contraste, alrededor de dos tercios de las galaxias en densos cúmulos de galaxias (como el cúmulo de Virgo ) poseen un abultamiento clásico, lo que demuestra el efecto disruptivo de su apiñamiento.

Protuberancias en forma de disco

Los astrónomos se refieren a la distintiva protuberancia en forma de espiral de las galaxias como ESO 498-G5 como protuberancias en forma de disco o pseudobombas.

Muchas protuberancias tienen propiedades más similares a las de las regiones centrales de las galaxias espirales que las galaxias elípticas. A menudo se les conoce como pseudobulges o disky-bulges. Estas protuberancias tienen estrellas que no orbitan al azar, sino que orbitan de manera ordenada en el mismo plano que las estrellas en el disco exterior. Esto contrasta enormemente con las galaxias elípticas.

Estudios posteriores (utilizando el telescopio espacial Hubble ) muestran que las protuberancias de muchas galaxias no están desprovistas de polvo, sino que muestran una estructura variada y compleja. Esta estructura a menudo se parece a una galaxia espiral , pero es mucho más pequeña. Las galaxias espirales gigantes son típicamente de 2 a 100 veces el tamaño de las espirales que existen en protuberancias. Donde existen, estas espirales centrales dominan la luz del bulto en el que residen. Normalmente, la velocidad a la que se forman nuevas estrellas en pseudobulbos es similar a la velocidad a la que se forman las estrellas en las galaxias de disco. A veces, las protuberancias contienen anillos nucleares que están formando estrellas a una velocidad mucho mayor (por área) que la que se encuentra típicamente en los discos externos, como se muestra en NGC 4314 (ver foto).

Una imagen del Telescopio Espacial Hubble de la región central de NGC 4314 , una galaxia con un anillo nuclear de formación de estrellas.

Propiedades como la estructura en espiral y las estrellas jóvenes sugieren que algunas protuberancias no se formaron a través del mismo proceso que hizo las galaxias elípticas y las protuberancias clásicas. Sin embargo, las teorías sobre la formación de pseudobombos son menos seguras que las de los abultamientos clásicos. Los pseudobulbos pueden ser el resultado de fusiones extremadamente ricas en gas que ocurrieron más recientemente que aquellas fusiones que formaron protuberancias clásicas (en los últimos 5 mil millones de años). Sin embargo, es difícil que los discos sobrevivan al proceso de fusión, lo que arroja dudas sobre este escenario.

Muchos astrónomos sugieren que las protuberancias que parecen similares a los discos se forman fuera del disco y no son el producto de un proceso de fusión. Cuando se las deja solas, las galaxias de disco pueden reorganizar sus estrellas y gas (como respuesta a las inestabilidades). Los productos de este proceso (llamado evolución secular) se observan a menudo en tales galaxias; tanto los discos espirales como las barras galácticas pueden resultar de la evolución secular de los discos de galaxias. También se espera que la evolución secular envíe gas y estrellas al centro de una galaxia. Si esto sucede, aumentaría la densidad en el centro de la galaxia y, por lo tanto, haría un bulto que tiene propiedades similares a las de las galaxias de disco.

Si la evolución secular, o la evolución lenta y constante de una galaxia, es responsable de la formación de un número significativo de protuberancias, entonces muchas galaxias no han experimentado una fusión desde la formación de su disco. Esto significaría entonces que las teorías actuales sobre la formación y evolución de galaxias sobre predicen en gran medida el número de fusiones en los últimos miles de millones de años.

Masa compacta central

ESO 495-21 puede albergar un agujero negro supermasivo, una característica inusual para una galaxia de su tamaño.

Se cree que la mayoría de las protuberancias y pseudo-protuberancias albergan una masa compacta relativista central, que tradicionalmente se supone que es un agujero negro supermasivo . Dichos agujeros negros, por definición, no se pueden observar directamente (la luz no puede escapar de ellos), pero varias pruebas sugieren su existencia, tanto en las protuberancias de las galaxias espirales como en los centros de las elípticas. Las masas de los agujeros negros se correlacionan estrechamente con las propiedades de abultamiento. La relación M-sigma relaciona la masa del agujero negro con la velocidad de dispersión de las estrellas del bulbo, mientras que otras correlaciones involucran la masa estelar total o la luminosidad del bulbo, la concentración central de estrellas en el bulbo, la riqueza del sistema de cúmulos globulares que orbitan en el las lejanas afueras de la galaxia y el ángulo sinuoso de los brazos espirales.

Hasta hace poco se pensaba que no se podía tener un agujero negro supermasivo sin una protuberancia circundante. Ahora se han observado galaxias que albergan agujeros negros supermasivos sin protuberancias acompañantes. La implicación es que el entorno de abultamiento no es estrictamente esencial para la siembra inicial y el crecimiento de agujeros negros masivos.

Ver también

Referencias

enlaces externos