domingo, 13 de diciembre de 2009

Simulando las fuerzas de marea en la galaxia M51


Las galaxias espirales son, sin duda, una de las estructuras más bellas del Universo. Sin embargo, su elegancia oculta una naturaleza compleja. ¿Cómo se forman este tipo de estructuras y mediante qué mecanismos? Las respuestas a estas preguntas son un auténtico desafío . En un modelo, la estructura espiral es creada por las ondas de densidad en forma de espiral. En otro modelo, en cambio, son inducidas por la interacción de las fuerzas de mareas. Este último enfoque es el que se analiza en un nuevo documento aceptado para su publicación en el Monthly Notices de la Royal Astronomical Society. En concreto, los autores trataron de utilizar modelos de fuerzas de marea para volver a crear la estructura de los brazos espirales en la galaxia M51.
El modelo de interacción se inició con una galaxia simple cuya distribución de masa en el disco, en el halo y en el bulbo fuera similar a la que presenta M51. La galaxia, inicialmente mostraba una estructura en espiral pero la inestabilidad gravitacional entre sus estrellas provocó que evolucionara hacia una galaxia de tipo espiral irregular. Esta evolución se predijo por primera vez en un documento de 1964 por Toomre y ha sido numerosas veces simulada desde entonces. El equipo de Dobbs, encargado de esta investigación, presentó entonces una fuente puntual para representar a la galaxia más pequeña (NGC 5195) a lo largo de los parámetros orbitales obtenidos por simulaciones previas de Theis y Spinneker en 2003.

Durante los primeros 60 millones de años, no había pruebas significativa de la nueva estructura . El disco mostró algunas perturbaciones debido al acercamiento de la galaxia compañera, pero sin llegar a presentar una estructura en espiral . Sin embargo, en 120 millones de años desde el inicio de la simulación, se puede contemplar como se comienza a formar un brazo espiral al lado de la galaxia. Y llevando la simulación a una evolución de 180 millones de años, ya se pueden llegar a percibir los brazos espirales en la galaxia que abarcarían una distancia de 15.000 años luz. Si avanzamos en el tiempo, a 240 millones de años de evolución, los brazos sólo se extenderían una distancia de 6.500 millones de años luz ya que las fuerzas gravitatorias de la galaxia pequeña provocarían estragos en la forma de su compañera. Y avanzando a 300 millones de años, curiosamente, se puede ver como los brazos espirales han crecido de nuevo mostrando el conjunto de las dos galaxias un aspecto muy similar al actual. Para comprobarlo, los autores muestran una imagen de la simulación en este punto de su evolución comparada con una fotografía actual del Hubble.
Los autores afirman que esta simulación tiene varias características en común con M51. Por el lado por el que se acerca la galaxia pequeña,se percibe una deformación en un brazo (A). Posteriormente, se produce la división de uno de los brazos espirales, tomando la galaxia una forma diferente (B). Esta evolución coincide con otros estudio realizados de este conjunto de galaxias. Sin embargo, existen también algunas diferencias.En la simulación se ve una nube de gas que se extiende desde M51 y que no aparece observaciones reales(C). En cambio, las observaciones reales muestran grandes cantidades de gas frente a la galaxia compañera que no están presentes en el mismo grado en la simulación(D).

Por último, las observaciones reales muestran una notable aplanamiento de los brazos de M51 más cercanos a la compañera. De nuevo, estos no aparecen en la simulación. Los autores sugieren que las diferencias pueden deberse a que las simulaciones se realizaron como si NGC 5195 fuera una fuente puntual en lugar de un cuerpo extendido, o simplemente, se deba pequeñas diferencias en los parámetros iniciales en comparación con el sistema actual. Aun con estas diferencias, los autores sugieren que sus modelos de la interacción muestran que la estructura en espiral, al menos en este caso, es más probable que se deba a la interacción de las mareas en la galaxia M51 causada por NGC 5195. Aunque su trabajo no quiere decir que todas las estructuras en espiral se formen por la interacción de las mareas con las galaxias compañeras.
De todos modos, de cara a un futuro lejano, la interacción progresará, y las galaxias se distorsionarán aún más para finalmente llegar a fusionarse.

Más información en el enlace.

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