‘Disección’ Sin Precedentes De Galaxias Gemelas En Las Etapas Finales De Fusión

Agujero negro y vientos estelares forman una mariposa gigante

Imagen compuesta de tres colores de Hα (rojo), [O  III ] (Azul) y V banda continuo de emisiones (verde) en NGC 6240, obtenida por el HST. Las principales estructuras identificadas en el 25 ″ × 25 ″ central de NGC 6240 están etiquetadas. El recuadro muestra las estructuras morfológicas identificadas en la región en forma de mariposa de NGC 6240 utilizando filtros de banda estrecha HST. El núcleo noreste muestra un espectro LINER típico y es aproximadamente tres veces más débil que el núcleo suroeste, que exhibe las características de una galaxia Seyfert 2 muy oscurecida. El gas ionizado en las regiones 1 a 4 es extraplanar. El [O  III ] el cono se extiende a aproximadamente 4 kpc hacia el noreste (que es débil en Hα), lo que indica un flujo de salida impulsado por AGN, mientras que la burbuja de Hα hacia el noroeste es indicativo de un flujo de salida impulsado por una explosión estelar. Todas las unidades físicas de este artículo se basan en una cosmología ΛCDM plana concordante con una constante de Hubble de 70 km s −1  Mpc −1 . En el corrimiento al rojo de NGC 6240 ( z  = 0,0245), 1 ”corresponde a aproximadamente 0,5 kpc. Naturaleza (2018) doi: 10.1038 / s41586-018-0033-2

Investigadores de la Universidad de Colorado Boulder han completado una “disección” sin precedentes de galaxias gemelas en las etapas finales de fusión.

El nuevo estudio, dirigido por el investigador asociado de CU Boulder, Francisco Müller-Sánchez, explora una galaxia llamada NGC 6240. Si bien la mayoría de las galaxias del universo contienen solo un supermasivo calabozo en su centro, NGC 6240 contiene dos, y se dan vueltas entre sí en los últimos pasos antes de chocar.

La investigación revela cómo los gases expulsados ​​por esos agujeros negros en espiral, en combinación con los gases expulsados ​​por las estrellas en la galaxia, pueden haber comenzado a reducir la producción de nuevas estrellas de NGC 6240. El equipo de Müller-Sánchez también muestra cómo estos “vientos” han ayudado a crear la característica más reveladora de la galaxia: una nube masiva de gas en forma de mariposa.

“Diseccionamos la mariposa”, dijo Müller-Sánchez del Departamento de Ciencias Astrofísicas y Planetarias (APS) de CU Boulder. “Esta es la primera galaxia en la que podemos ver tanto el viento de los dos agujeros negros supermasivos como la salida de gas de baja ionización de la formación de estrellas al mismo tiempo”.

Mapas VLT / SINFONI de NGC 6240

Mapas VLT / SINFONI de NGC 6240.  a , Velocidad estelar. b , H 2  mapa de velocidad. c , Mapa de velocidad de Brγ superpuesto a la imagen HST de Hα. En todos los paneles, los contornos delinear el K emisión continuo banda y están espaciados a 10% del flujo pico. Aunque se observan dos componentes rotacionales en la cinemática estelar, la cinemática H 2  muestra un componente rotacional perturbado con un eje mayor cinemático orientado en un ángulo de posición de 22 °. La cinemática Brγ del núcleo nororiental está dominada por movimientos no circulares.  Se observan velocidades de desplazamiento al rojo de 360 ​​km s −1 en la base de la burbuja Hα. En todos los mapas, el norte está arriba y el este a la izquierda. RA, ascensión recta; Dec., declinación. La barra de color indica la velocidad en la línea de visión ( V LOS ). Naturaleza (2018) doi: 10.1038 / s41586-018-0033-2

El equipo se centró en NGC 6240, en parte, porque las galaxias con dos agujeros negros supermasivos en sus centros son relativamente raras. Algunos expertos también sospechan que esos corazones gemelos han dado lugar a la apariencia inusual de la galaxia. A diferencia del Vía láctea , que forma un disco relativamente ordenado, burbujas y chorros de gas salen disparados de NGC 6240, extendiéndose más de 30.000 años luz en el espacio y asemejándose a una mariposa en vuelo.

“Las galaxias con un solo agujero negro supermasivo nunca muestran una estructura tan fenomenal”, dijo Müller-Sánchez.

En una investigación que se publicará el 18 de abril en Nature, el equipo descubrió que dos fuerzas diferentes han dado lugar a la nebulosa. La esquina noroeste de la mariposa, por ejemplo, es producto de los vientos estelares o gases que emiten las estrellas a través de varios procesos. La esquina noreste, por otro lado, está dominada por un solo cono de gas que fue expulsado por el par de agujeros negros, el resultado de que esos agujeros negros devoraron grandes cantidades de polvo y gas galáctico durante su fusión.

Esos dos vientos combinados expulsan alrededor de 100 veces la masa del sol de la Tierra en gases de la galaxia cada año. Ese es un “número muy grande, comparable a la velocidad a la que la galaxia está creando estrellas en la región nuclear”, dijo Müller-Sánchez.

Los investigadores muestran una 'disección' sin precedentes de galaxias gemelas en las etapas finales de la fusión

Cinemática de [O  III ]. ab , Segmentos de los espectros bidimensionales de rendija larga de NGC 6240, centrados en la longitud de onda en reposo de [O  III ]. La escala de colores representa la densidad de flujo normalizada al pico. Los colores fríos (verde y azul) corresponden a la emisión de fondo (<10% de la emisión máxima). Los colores cálidos (amarillo a rojo) corresponden a valores de densidad de flujo considerables (> 10% del pico de emisión). cd , Diagramas de posición-velocidad de [O  III ] Y H 2  emisión, donde  v  es la velocidad y  σ  es la dispersión de la velocidad. La galaxia se observó en dos ángulos de posición, 22 ° y 56 ° (ver también Datos extendidos Fig. 1). Los valores positivos de la distancia angular (eje vertical en  un  y  b  y el eje horizontal en  c  y  d ) corresponden a la dirección norte desde el centro de la galaxia, en el ángulo de posición marcada. El número de elementos espaciales extraídos de nuestras observaciones de rendija larga ( ab ) es 27 en PA 1  = 22 ° ( c ) y 34 en PA 2  = 56 ° ( d ). Hay 15 elementos espaciales dentro del [O  III ] cono (entre 0 ″ <  r  <7 ″ en  d ). Extrajimos los valores de velocidad y dispersión para H 2  en 7 posiciones espaciales diferentes a lo largo de ranuras largas imaginarias APO / DIS orientadas a 22 ° y 56 ° en los datos SINFONI (Fig. 2). Naturaleza (2018) doi: 10.1038 / s41586-018-0033-2

Tal flujo de salida puede tener grandes implicaciones para la propia galaxia. Explicó que cuando dos galaxias se fusionan, comienzan un estallido febril de formación de nuevas estrellas. Sin embargo, los agujeros negros y los vientos estelares pueden ralentizar ese proceso al eliminar los gases que forman las estrellas frescas, al igual que una ráfaga de viento puede llevarse la pila de hojas que acaba de rastrillar.

“NGC 6240 se encuentra en una fase única de su evolución”, dijo Julie Comerford, profesora asistente de APS en CU Boulder y coautora del nuevo estudio. “Está formando estrellas intensamente ahora, por lo que necesita el impulso extra fuerte de dos vientos para frenar la formación de estrellas y evolucionar hacia una galaxia menos activa”.

Publicación: F. Müller-Sánchez, et al., “Dos salidas separadas en el sistema de agujeros negros supermasivos dual NGC 6240”, Nature, volumen 556, páginas 345–348 (2018) doi: 10.1038 / s41586-018-0033-2

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