La imagen más grande de su tipo muestra la química oculta en el corazón de la Vía Láctea
Una vista de ALMA del gas molecular que hay en el centro de la Vía Láctea (Crédito: ALMA(ESO/NAOJ/NRAO)/S. Longmore et al. Background: ESO/D. Minniti et al.)
Un equipo de astrónomos y astrónomas ha captado una nueva y sorprendente imagen de la región central de nuestra Vía Láctea, revelando una compleja red de filamentos de gas cósmico con un detalle sin precedentes. Obtenido con ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array), este rico conjunto de datos permitirá a la comunidad astronómica profundizar en la vida de las estrellas presentes en la región más extrema de nuestra galaxia, junto al agujero negro supermasivo que hay en su centro.
"Es un lugar de extremos, invisible a nuestros ojos, pero ahora revelado con extraordinario detalle", declara Ashley Barnes, astrónomo del Observatorio Europeo Austral (ESO) en Alemania, que forma parte del equipo que obtuvo los nuevos datos. Las observaciones proporcionan una visión única del gas frío (la materia prima a partir de la cual se forman las estrellas) dentro de la llamada Zona Molecular Central (CMZ por sus siglas en inglés) de nuestra galaxia. Es la primera vez que se explora con tanto detalle el gas frío de toda esta zona.
La región que aparece en la nueva imagen abarca más de 650 años luz. Alberga densas nubes de gas y polvo que rodean el agujero negro supermasivo que hay en el centro de nuestra galaxia. "Es el único núcleo galáctico lo suficientemente cercano a la Tierra como para que lo estudiemos con tanto detalle", afirma Barnes. El conjunto de datos revela la CMZ como nunca antes, desde estructuras de gas de decenas de años luz de diámetro hasta pequeñas nubes de gas alrededor de estrellas individuales.
En concreto, el gas que se estudia con ACES (siglas de ALMA CMZ Exploration Survey, sondeo de exploración de la zona molecular central con ALMA) es gas molecular frío. El sondeo desentraña la intrincada química de la CMZ, detectando docenas de moléculas diferentes, desde las simples, como el monóxido de silicio, hasta las orgánicas más complejas, como el metanol, la acetona o el etanol.
El gas molecular frío fluye a lo largo de filamentos que alimentan grupos de materia a partir de los cuales pueden crecer estrellas. En las afueras de la Vía Láctea sabemos cómo ocurre este proceso, pero dentro de la región central los eventos son mucho más extremos. "La CMZ alberga algunas de las estrellas más masivas conocidas en nuestra galaxia, muchas de las cuales viven rápido y mueren jóvenes, terminando sus vidas en potentes explosiones de supernovas e incluso hipernovas", declara el líder de ACES, Steve Longmore, profesor de astrofísica en la Universidad John Moores de Liverpool (Reino Unido). Con ACES, la comunidad astronómica espera comprender mejor cómo influyen estos fenómenos en el nacimiento de las estrellas y si nuestras teorías de formación estelar se mantienen en entornos extremos.
"Al estudiar cómo nacen las estrellas en la CMZ, también podemos obtener una imagen más clara de cómo crecieron y evolucionaron las galaxias", agrega Longmore. "Creemos que la región comparte muchas características con las galaxias del universo temprano, donde las estrellas se formaban en entornos caóticos y extremos".
Para recopilar este nuevo conjunto de datos, el equipo utilizó ALMA, una instalación operada por ESO y sus socios en el desierto de Atacama, en Chile. De hecho, esta es la primera vez que se escanea un área tan grande con esta instalación, lo que la convierte en la imagen más grande de ALMA. En el cielo, el mosaico (obtenido al unir muchas observaciones individuales, como juntar piezas de un rompecabezas) es tan largo como tres lunas llenas puestas una al lado de la otra.
"Al diseñar el sondeo ya esperábamos un alto nivel de detalle, pero, sinceramente, nos sorprendieron la complejidad y la riqueza reveladas en el mosaico final", declara Katharina Immer, astrónoma de ALMA en ESO, que también forma parte del proyecto. Los datos de ACES se presentan en cinco artículos, ahora aceptados para su publicación en Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
"La próxima actualización de sensibilidad de banda ancha de ALMA, junto con el Telescopio Extremadamente Grande de ESO, pronto nos permitirá adentrarnos aún más en esta región, resolviendo estructuras más finas, rastreando químicas más complejas y explorando la interacción entre estrellas, gas y agujeros negros con una claridad sin precedentes", concluye Barnes. "En muchos sentidos, esto no es más que el comienzo".
Información adicional
Esta investigación se presentó en una serie de artículos que presentaban los datos de ACES, y que se publican en la revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society:
Paper I - ALMA Central Molecular Zone Exploration Survey (ACES) I: Overview paper (doi: xxx)
Paper II - ALMA Central Molecular Zone Exploration Survey (ACES) II: Continuum imaging (doi: xxx)
Paper III - ALMA Central molecular zone Exploration Survey (ACES) III: Molecular line data reduction and HNCO & HCO+ data (doi: xxx)
Paper IV - ALMA Central molecular zone Exploration Survey (ACES) IV: Data of the two intermediate-width spectral windows (doi: xxx)
Paper V - ALMA Central molecular zone Exploration Survey (ACES) V: CS(2-1), SO 2_3-1_2, CH3CHO 5_(1,4)-4_(1,3), HC3N(11-10) and H40A lines data (doi: xxx)
Paper VI - ALMA Central molecular zone Exploration Survey (ACES) VI: ALMA Large Program Reveals a Highly Filamentary Central Molecular Zone (undergoing minor revision, [ArXiV URL])
Los datos estarán disponibles en el Portal Científico de ALMA en https://almascience.org/alma-data/lp/aces.
El equipo internacional de ACES está compuesto por más de 160 científicos que van desde estudiantes de Máster hasta personas jubiladas, que trabajan en más de 70 instituciones en Europa, América del Norte y del Sur, Asia y Australia. El proyecto fue impulsado y dirigido por el investigador principal Steven Longmore (Universidad John Moores de Liverpool, Reino Unido), junto con los co-investigadores principales Ashley Barnes (Observatorio Europeo Austral, Alemania), Cara Battersby (Universidad de Connecticut, EE. UU. [Connecticut]), John Bally (Universidad de Colorado Boulder, EE. UU.), Laura Colzi (Centro de Astrobiología, Madrid, España [CdA]), Adam Ginsburg (Universidad de Florida, EE. UU. [Florida]), Jonathan Henshaw (Instituto Max Planck de Astronomía, Heidelberg, Alemania), Izaskun Jiménez-Serra (CdA), J. M. Diederik Kruijssen (COOL), Elisabeth Mills (Universidad de Kansas, EE.UU.), Maya Petkova (Universidad Tecnológica de Chalmers, Suecia), Mattia Sormani (Departamento de Ciencia Aplicada y Tecnología (DiSAT), Universidad de Insubria, Italia e Instituto de Astrofísica Teórica (ITA), Universidad de Heidelberg, Alemania), Robin Tress (Escuela Politécnica Federal de Lausanne, Suiza e ITA, Universidad de Heidelberg, Alemania), Daniel Walker (Nodo del Centro Regional ALMA del Reino Unido, Universidad de Manchester, Reino Unido) y Jennifer Wallace (Connecticut).
Dentro de ACES, el grupo de trabajo de reducción de datos de ALMA está coordinado por Adam Ginsburg, Daniel Walker y Ashley Barnes, e incluye a Nazar Budaiev (Florida); Laura Colzi (CdA); Savannah Gramze (Florida); Pei-Ying Hsieh (Observatorio Astronómico Nacional de Japón, Mitaka, Tokio, Japón); Desmond Jeff (Florida); Xing Lu (Observatorio Astronómico de Shanghái, Academia China de Ciencias, China); Jaime Pineda (Instituto Max-Planck de Física Extraterrestre, Alemania); Marc Pound (Universidad de Maryland, EE. UU.); y Álvaro Sánchez-Monge (Instituto de Ciencias del Espacio, CSIC, Bellaterra, España; Instituto de Estudios Espaciales de Cataluña, Castelldefels, España); junto con más de 30 miembros adicionales del equipo que contribuyeron al esfuerzo de reducción de datos.
El conjunto ALMA, (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) es una instalación astronómica internacional fruto de la colaboración entre ESO, la Fundación Nacional para la Ciencia de EE.UU. (NSF, National Science Foundation) y los Institutos Nacionales de Ciencias Naturales de Japón (NINS, National Institutes of Natural Sciences) en cooperación con la República de Chile. ALMA está financiado por ESO en nombre de sus países miembros; por la NSF en cooperación con el Consejo Nacional de Investigación de Canadá (NRC, National Research Council) y el Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (NSTC, National Science and Technology Council) de Taiwán, y por el NINS, en cooperación con la Academia Sínica (AS) de Taiwán y el Instituto de Astronomía y Ciencias Espaciales de Corea (KASI, Korea Astronomy and Space Science Institute). La construcción y operaciones de ALMA están lideradas por ESO en nombre de sus países miembros; por el Observatorio Nacional de Radioastronomía (NRAO, National Radio Astronomy Observatory), gestionado por Associated Universities, Inc. (AUI), en representación de América del Norte; y por el Observatorio Astronómico Nacional de Japón (NAOJ, National Astronomical Observatory of Japan) en representación de Asia Oriental. El Observatorio Conjunto ALMA (JAO, Joint ALMA Observatory) proporciona al proyecto la unificación tanto del liderazgo como de la gestión de la construcción, puesta a punto y operaciones de ALMA.
Una vista de ALMA del gas molecular que hay en el centro de la Vía Láctea
Diferentes moléculas en el centro de la Vía Láctea observadas con ALMA
Ubicación de la zona molecular central en la Vía Láctea
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