Astrónomos detectan enormes estructuras magnéticas en la galaxia NGC 4631


Utilizando el observatorio radioastronómico VLA Karl G. Jansky de la NSF, los astrónomos han capturado una nueva imagen de la galaxia espiral barrada NGC 4631, también conocida como la Galaxia de la Ballena. La imagen revela filamentos similares a "hebras" del campo magnético en NGC 4631, que sobresale por encima y por debajo del disco de la galaxia.

NGC 4631 se ve de canto, con su disco de estrellas en rosa; los filamentos, que se muestran en verde y azul, se extienden más allá del disco hacia el halo extendido de la galaxia; el verde indica filamentos con su campo magnético apuntando aproximadamente hacia nosotros, y el azul con el campo apuntando hacia afuera; este fenómeno, con el campo alternando en dirección, nunca se había visto antes en el halo de una galaxia. Esta imagen de VLA también muestra una galaxia compañera, una pequeña galaxia elíptica llamada NGC 4627, justo por encima de NGC 4631.

"Esta es la primera vez que detectamos claramente lo que los astrónomos llaman campos magnéticos coherentes a gran escala en el halo de una galaxia espiral, con las líneas de campo alineadas en la misma dirección a distancias de mil años luz", dijo la Dra. Marita Krause, astrónoma del Instituto Max-Planck de Radioastronomía.

"Incluso vemos un patrón regular de este campo organizado cambiando de dirección".

Los datos de la Galaxia
NGC 4631 es una galaxia interactiva ubicada aproximadamente a 25 millones de años luz de la Tierra en la constelación de Canes Venatici.

Descubierta por el astrónomo británico Sir William Herschel el 20 de marzo de 1787, la galaxia tiene unos 80,000 años luz de diámetro, un poco más pequeña que nuestra galaxia madre, la Vía Láctea.

Tiene uno de los halos gaseosos más grandes observados entre las galaxias de este tipo.

Se trata de una galaxia vista de canto -lo que dificulta su estudio- de tipo tardío y fuertemente distorsionada por la interacción con galaxias vecinas, cómo la galaxia elíptica enana NGC 4627 y la galaxia irregular NGC 4656,​ las cuales han provocado con su atracción gravitatoria que el núcleo galáctico parezca desplazado hacia un lado en las imágenes tomadas en luz visible. Presenta la existencia de un brote estelar tanto en su centro -dónde no es demasiado intenso- cómo en el resto de ella,​ la presencia de cuatro colas de gas que unen a NGC 4631 con sus compañeras,​ y un arco de polvo e hidrógeno molecular en el halo galáctico​ -todo lo cual explica que haya aparecido en el Atlas de galaxias peculiares de Halton Arp cómo Arp 281-.

Hipótesis de la dínamo
La hipótesis de la dínamo es una teoría científica que intenta explicar el mecanismo por el que un cuerpo celeste, como por ejemplo la Tierra, genera un campo magnético a su alrededor.

En el caso de la Tierra, se cree que su campo magnético está causado por el movimiento de convección del hierro y níquel fundidos en el interior del núcleo terrestre exterior, así como el efecto Coriolis que aparece por la rotación del planeta. Cuando un fluido conductor se desplaza por un campo magnético ya existente, aparecen corrientes eléctricas inducidas, creando otro campo magnético. Cuando este campo inducido se añade al campo preexistente, el efecto es idéntico al que se presenta en una dínamo: el campo total se sostiene a sí mismo.

Campos similares aparecen en muchos cuerpos celestes, incluyendo la mayor parte de las estrellas, como el Sol (que contiene plasma conductor y el núcleo activo de la Galaxia).

La nueva imagen de NGC 4631 indica un campo magnético coherente a gran escala, que se genera por la acción de la dínamo, dentro de la galaxia y espirales muy hacia afuera en forma de cuerdas magnéticas gigantes perpendiculares al disco.

"Cada vez que miramos la galaxia de una manera diferente, llegamos a una conclusión diferente sobre su naturaleza", dijo el Dr. Richard Henriksen, investigador de la Universidad de Queen.

"Sin embargo, parece que tenemos una de esas raras ocasiones en las que una teoría clásica, sobre generadores magnéticos llamados dínamos, predijo las observaciones de NGC 4631 bastante bien".

"Nuestro modelo de dinamo produce campos magnéticos en espiral en el halo, que son una continuación de los brazos espirales normales en el disco de la galaxia".

Las observaciones
La imagen de NGC 4631 se realizó combinando datos de múltiples observaciones con las antenas gigantes del VLA dispuestas en diferentes configuraciones para mostrar tanto estructuras grandes como detalles más finos dentro de la galaxia.

Las ondas de radio emitidas naturalmente desde la galaxia se analizaron para revelar los campos magnéticos, incluidas sus direcciones.

"Las técnicas utilizadas para determinar la dirección de las líneas del campo magnético, ilustradas por esta imagen, ahora se pueden utilizar en esta y otras galaxias para responder preguntas importantes sobre si los campos magnéticos coherentes son comunes en los halos galácticos y cuáles son sus formas", dijeron los científicos.

"Construir una imagen de este tipo puede responder preguntas importantes sobre cómo las galaxias adquieren campos magnéticos y si todos esos campos son producidos por un efecto dinamo. ¿Pueden estos campos del halo de las galaxias revelar el misterioso origen de los campos magnéticos intergalácticos, que son aún más grandes, que se han observado?", concluyen diciendo los investigadores.

Crédito de la imagen:
Jayanne English, Universidad de Manitoba / Silvia Carolina Mora-Partiarroyo y Marita Krause del Instituto Max-Planck de Radioastronomía / Maria Patterson & Rene Walterbos, Universidad Estatal de Nuevo México / Arpad Miskolczi, Universidad de Bochum / NRAO.

Referencia del documento científico:
Silvia Carolina Mora-Partiarroyo et al. CHANG-ES XV. Inversión de campos magnéticos a gran escala en el radio halo de NGC 4631. A&A, volumen 632, diciembre de 2019; doi: 10.1051 / 0004-6361 / 201935961

Alex Woodfinden y col. 2019. Dínamos galácticos en evolución y ajustes a las medidas de rotación inversa en el halo de NGC 4631. MNRAS, Volumen 487, Número 2, agosto de 2019, páginas 1498–1516,: 1498-1516; doi: 10.1093 / mnras / stz1366

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