A la izquierda hay una imagen de la galaxia Sombrero (M104) que incluye una parte del halo mucho más tenue lejos de su disco brillante y abultamiento. Hubble fotografió dos regiones en el halo (una de las cuales se muestra en el cuadro blanco). Las imágenes de la derecha se acercan para mostrar el nivel de detalle que capturó el Hubble. La caja naranja un pequeño subconjunto de la vista de Hubble, contiene una miríada de estrellas de halo. La población estelar aumenta en densidad más cerca del disco de la galaxia (cuadro azul inferior). Cada cuadro contiene un cúmulo globular brillante de estrellas, de los cuales hay muchos en el halo de la galaxia. El halo del Sombrero contenía más estrellas ricas en metales de lo esperado, pero aún más extraña fue la casi ausencia de lo antiguo, estrellas pobres en metales que se encuentran típicamente en los halos de galaxias masivas. Muchos de los cúmulos globulares, sin embargo, contienen estrellas pobres en metales. Una posible explicación de las características desconcertantes del Sombrero es que es el producto de la fusión de galaxias masivas hace miles de millones de años. a pesar de que la apariencia suave del disco y el halo de la galaxia no muestran signos de una interrupción tan grande. Crédito:NASA / Digital Sky Survey / P. Goudfrooij (STScI) / The Hubble Heritage Team (STScI / AURA)
Nuevos datos sorprendentes del Telescopio Espacial Hubble de la NASA sugieren que la El "borde" asentado del disco de la galaxia Sombrero puede estar ocultando un pasado turbulento. La nitidez y la sensibilidad del Hubble resuelven decenas de miles de estrellas individuales en la vasta, halo extendido, la región más allá de la porción central de una galaxia, típicamente hecho de estrellas más viejas. Estas últimas observaciones del Sombrero están cambiando la teoría convencional, mostrando solo una pequeña fracción de mayores, estrellas pobres en metal en el halo, más una abundancia inesperada de estrellas ricas en metales que normalmente se encuentran solo en el disco de una galaxia, y el bulto central. Las fusiones pasadas de grandes galaxias son una posible explicación, aunque el majestuoso Sombrero no muestra ninguna de las pruebas desordenadas de una fusión reciente de galaxias masivas.
"El Sombrero siempre ha sido una galaxia un poco extraña, que es lo que lo hace tan interesante, "dijo Paul Goudfrooij del Instituto de Ciencias del Telescopio Espacial (STScI), Baltimore, Maryland. "Las medidas de metalicidad del Hubble (es decir, la abundancia de elementos pesados en las estrellas) son otra indicación de que el Sombrero tiene mucho que enseñarnos sobre el ensamblaje y la evolución de las galaxias ".
"Las observaciones del Hubble del halo del Sombrero están cambiando nuestra comprensión generalmente aceptada de la composición y metalicidad de las galaxias en su cabeza, "agregó el co-investigador Roger Cohen de STScI.
Durante mucho tiempo, un favorito de los astrónomos y los observadores del cielo aficionados por su brillante belleza y su curiosa estructura, la galaxia Sombrero (M104) ahora tiene un nuevo capítulo en su extraña historia:un halo extendido de estrellas ricas en metales con apenas un signo de las esperadas estrellas pobres en metales que se han observado en los halos de otras galaxias. Investigadores desconcertado por los datos del Hubble, recurrió a sofisticados modelos informáticos para sugerir explicaciones de la desconcertante inversión de la teoría galáctica convencional. Esos resultados sugieren la posibilidad igualmente sorprendente de grandes fusiones en el pasado de la galaxia, aunque la majestuosa estructura del Sombrero no muestra evidencia de una interrupción reciente. Los hallazgos inusuales y las posibles explicaciones se publican en el Diario astrofísico .
"La ausencia de estrellas pobres en metales fue una gran sorpresa, "dijo Goudfrooij, "y la abundancia de estrellas ricas en metales sólo se sumó al misterio".
En el halo de una galaxia, los astrónomos esperan encontrar generaciones anteriores de estrellas con elementos menos pesados, llamados metales, en comparación con las ciudades estelares abarrotadas del disco principal de una galaxia. Los elementos se crean a través del proceso estelar de "ciclo de vida", y cuanto más tiempo haya tenido estrellas en una galaxia atravesando este ciclo, cuanto más rico en elementos es el gas y mayor metalicidad son las estrellas que se forman a partir de ese gas. Estos más jóvenes Las estrellas de alta metalicidad se encuentran típicamente en el disco principal de la galaxia, donde la población estelar es más densa, o eso dice la sabiduría convencional.
Para complicar los hechos está la presencia de muchos ancianos, cúmulos globulares de estrellas pobres en metales. Estos mayores Se espera que las estrellas pobres en metales eventualmente salgan de sus cúmulos y se conviertan en parte del halo estelar general. pero ese proceso parece haber sido ineficaz en la galaxia Sombrero. El equipo comparó sus resultados con simulaciones por computadora recientes para ver cuál podría ser el origen de tales mediciones inesperadas de metalicidad en el halo de la galaxia.
Los resultados también desafiaron las expectativas, lo que indica que el Sombrero imperturbable había experimentado un aumento importante, o fusión, eventos hace miles de millones de años. A diferencia de nuestra galaxia, la Vía Láctea, que se cree que se ha tragado muchas pequeñas galaxias satélites en las denominadas acumulaciones "menores" durante miles de millones de años, una acumulación importante es la fusión de dos o más galaxias de masa similar que son ricas en generaciones posteriores, estrellas de mayor metalicidad.
Las galaxias satélite solo contenían estrellas de baja metalicidad que eran en gran parte hidrógeno y helio del Big Bang. Los elementos más pesados tuvieron que cocinarse en los interiores estelares mediante nucleosíntesis e incorporarse a las estrellas de generaciones posteriores. Este proceso fue bastante ineficaz en galaxias enanas como las que rodean nuestra Vía Láctea, y más eficaz en grandes galaxias más evolucionadas.
Los resultados del Sombrero son sorprendentes porque su disco liso no muestra signos de interrupción. En comparación, numerosas galaxias que interactúan, como las icónicas galaxias Antennae, obtienen su nombre de la apariencia distorsionada de sus brazos espirales debido a las fuerzas de marea de su interacción. Las fusiones de galaxias igualmente masivas típicamente se fusionan en grandes, galaxias elípticas suaves con halos extendidos, un proceso que lleva miles de millones de años. Pero el Sombrero nunca se ha ajustado del todo a la definición tradicional de una galaxia espiral o elíptica. Está en algún punto intermedio:un híbrido.
Para este proyecto en particular, el equipo eligió el Sombrero principalmente por su morfología única. Querían descubrir cómo estas galaxias "híbridas" podrían haberse formado y ensamblado con el tiempo. Se realizarán estudios de seguimiento de las distribuciones de metalicidad del halo con varias galaxias a distancias similares a la del Sombrero.
El equipo de investigación espera que futuros observatorios continúen la investigación sobre las propiedades inesperadas del Sombrero. El telescopio topográfico infrarrojo de campo amplio (WFIRST), con un campo de visión 100 veces mayor que el del Hubble, será capaz de capturar una imagen continua del halo de la galaxia mientras capta más estrellas en luz infrarroja. El telescopio espacial James Webb también será valioso por su resolución similar al Hubble y su sensibilidad infrarroja más profunda.
