La fila superior de este mosaico presenta imágenes del Hubble de tres galaxias espirales, cada uno de los cuales pesa varias veces más que la Vía Láctea. La fila inferior muestra tres galaxias espirales aún más masivas que califican como "súper espirales, ”Que fueron observados por el Sloan Digital Sky Survey en tierra. Las súper espirales suelen tener de 10 a 20 veces la masa de la Vía Láctea. La galaxia en la parte inferior derecha, 2MFGC 08638, es la súper espiral más masiva conocida hasta la fecha, con un halo de materia oscura que pesa al menos 40 billones de soles. Los astrónomos han medido las tasas de rotación en los confines de estas espirales para determinar cuánta materia oscura contienen. Descubrieron que las súper espirales tienden a girar mucho más rápido de lo esperado para sus masas estelares. convirtiéndolos en valores atípicos. Su velocidad puede deberse a la influencia de un halo de materia oscura circundante, el mayor de los cuales contiene la masa de al menos 40 billones de soles. Crédito:Fila superior:NASA, ESA, P. Ogle y J. DePasquale (STScI). Fila inferior:SDSS, P. Ogle y J. DePasquale (STScI)
Cuando se trata de galaxias, ¿que tan rápido es rápido? La vía Láctea, una galaxia espiral promedio, gira a una velocidad de 130 millas por segundo (210 km / seg) en la vecindad de nuestro Sol. Una nueva investigación ha encontrado que las galaxias espirales más masivas giran más rápido de lo esperado. Estas "super espirales, "el mayor de los cuales pesa unas 20 veces más que nuestra Vía Láctea, girar a una velocidad de hasta 350 millas por segundo (570 km / seg).
Las super espirales son excepcionales en casi todos los sentidos. Además de ser mucho más masivo que la Vía Láctea, también son más brillantes y de mayor tamaño físico. El tramo más grande 450, 000 años luz en comparación con los 100 de la Vía Láctea, 000 años luz de diámetro. Hasta la fecha, solo se conocen unas 100 súper espirales. Las súper espirales fueron descubiertas como una nueva clase importante de galaxias mientras se estudiaban datos del Sloan Digital Sky Survey (SDSS), así como de la Base de Datos Extragaláctica (NED) de NASA / IPAC.
"Las super espirales son extremas en muchos aspectos, "dice Patrick Ogle del Space Telescope Science Institute en Baltimore, Maryland. "Rompen los récords de velocidad de rotación".
Ogle es el primer autor de un artículo que se publicó el 10 de octubre de 2019, en el Cartas de revistas astrofísicas . El documento presenta nuevos datos sobre las tasas de rotación de las súper espirales recolectadas con el Gran Telescopio de África Austral (SALT), el telescopio óptico individual más grande del hemisferio sur. Se obtuvieron datos adicionales utilizando el telescopio Hale de 5 metros del Observatorio Palomar, operado por el Instituto de Tecnología de California. Los datos de la misión Wide-field Infrared Survey Explorer (WISE) de la NASA fueron cruciales para medir las masas de galaxias en estrellas y las tasas de formación estelar.
Refiriéndose al nuevo estudio, Tom Jarrett de la Universidad de Ciudad del Cabo, Sudáfrica dice:"Este trabajo ilustra a la perfección la poderosa sinergia entre las observaciones ópticas e infrarrojas de las galaxias, revelando movimientos estelares con espectroscopía SDSS y SALT, y otras propiedades estelares, en particular la masa estelar o 'columna vertebral' de las galaxias anfitrionas, a través de las imágenes de infrarrojo medio de WISE ".
La teoría sugiere que las súper espirales giran rápidamente porque están ubicadas dentro de nubes increíblemente grandes, o halos, de materia oscura. La materia oscura se ha relacionado con la rotación de galaxias durante décadas. La astrónoma Vera Rubin fue pionera en el trabajo sobre las tasas de rotación de las galaxias, mostrando que las galaxias espirales giran más rápido que si su gravedad se debiera únicamente a las estrellas constituyentes y al gas. Un adicional de, La sustancia invisible conocida como materia oscura debe influir en la rotación de las galaxias. Se espera que una galaxia espiral de una masa determinada en estrellas gire a cierta velocidad. El equipo de Ogle encuentra que las súper espirales superan significativamente la tasa de rotación esperada.
Las súper espirales también residen en halos de materia oscura más grandes que el promedio. El halo más masivo que midió Ogle contiene suficiente materia oscura para pesar al menos 40 billones de veces más que nuestro Sol. Esa cantidad de materia oscura normalmente contendría un grupo de galaxias en lugar de una sola galaxia.
"Parece que el giro de una galaxia está determinado por la masa de su halo de materia oscura, "Ogle explica.
El hecho de que las súper espirales rompan la relación habitual entre la masa de galaxias en las estrellas y la velocidad de rotación es una nueva evidencia en contra de una teoría alternativa de la gravedad conocida como Dinámica Newtoniana Modificada. o MOND. MOND propone que en las escalas más grandes como las galaxias y los cúmulos de galaxias, la gravedad es ligeramente más fuerte de lo que hubieran predicho Newton o Einstein. Esto causaría que las regiones exteriores de una galaxia espiral, por ejemplo, para girar más rápido de lo esperado en función de su masa en estrellas. MOND está diseñado para reproducir la relación estándar en velocidades de rotación en espiral, por lo tanto, no puede explicar valores atípicos como súper espirales. Las observaciones de la súper espiral sugieren que no se requiere una dinámica no newtoniana.
A pesar de ser las galaxias espirales más masivas del universo, Las súper espirales tienen un peso inferior al normal en estrellas en comparación con lo que se esperaría por la cantidad de materia oscura que contienen. Esto sugiere que la gran cantidad de materia oscura inhibe la formación de estrellas. Hay dos causas posibles:1) Cualquier gas adicional que ingrese a la galaxia choca y se calienta. evitando que se enfríe y forme estrellas, o 2) El rápido giro de la galaxia dificulta el colapso de las nubes de gas contra la influencia de la fuerza centrífuga.
"Esta es la primera vez que encontramos galaxias espirales que son tan grandes como pueden llegar a ser, "Dice Ogle.
A pesar de estas influencias disruptivas, las súper espirales todavía pueden formar estrellas. Aunque las galaxias elípticas más grandes formaron todas o la mayoría de sus estrellas hace más de 10 mil millones de años, las súper espirales todavía están formando estrellas en la actualidad. Convierten aproximadamente 30 veces la masa del Sol en estrellas cada año, que es normal para una galaxia de ese tamaño. En comparación, nuestra Vía Láctea forma aproximadamente una masa solar de estrellas por año.
Ogle y su equipo han propuesto observaciones adicionales para ayudar a responder preguntas clave sobre las súper espirales, incluyendo observaciones diseñadas para estudiar mejor el movimiento del gas y las estrellas dentro de sus discos. Después de su lanzamiento en 2021, El telescopio espacial James Webb de la NASA podría estudiar súper espirales a distancias mayores y, en consecuencia, a edades más jóvenes para aprender cómo evolucionan con el tiempo. Y la misión WFIRST de la NASA puede ayudar a localizar más súper espirales, que son extremadamente raros, gracias a su gran campo de visión.
