revista de divulgación del Instituto de Astrofísica de Andalucía

El Moby Dick de...

El superviento de IRAS f11506-3851

No todas las galaxias son iguales. Diferencias como la morfología y el color son obvias cuando miramos las espectaculares imágenes del telescopio espacial Hubble. No obstante, las galaxias son verdaderos ecosistemas de estrellas, gas, planetas, nebulosas y agujeros negros, y solo a través de las imágenes no tenemos una visión completa de su variedad y complejidad. Por ejemplo, cuando las observamos con técnicas como la espectroscopía, dos galaxias que podrían parecer gemelas en imagen resultan pertenecer a distintas familias de galaxias. 
Conozco en profundidad dos familias de galaxias muy interesantes por distintas razones. Durante mi doctorado me dediqué al estudio de las U/LIRGs (galaxias luminosas y ultraluminosas en el infrarrojo, por sus siglas en inglés), y actualmente me dedico a estudiar las llamadas galaxias activas, que poseen un agujero negro supermasivo activo, abundantemente alimentado con gas. Pero, como se dice en Italia, mi país, il primo amore non si scorda mai (amor primero, jamás se olvida). En mi caso, cambiamos “amor” por “primer artículo” y nos encontramos con IRAS F11506-385. ¿Qué tiene esta galaxia que la hace tan especial?
Para responder a esta (muy acertada) pregunta, tenemos que dar un paso atrás y hablar de mi especialidad dentro de la rama de la astronomía galáctica: es decir, el estudio del papel desempeñado por los supervientos galácticos (outflows en inglés) en la evolución de las galaxias.

Supervientos galácticos

Se trata de fenómenos capaces de liberar una extraordinaria cantidad de energía y transportar material (principalmente gas) desde las regiones centrales de las galaxias hasta grandes distancias, incluso superando el tamaño de la galaxia anfitriona y llegando al medio intergaláctico. El efecto de estos supervientos no es, como pudiera parecer, negativo y arrasador, sino que su desarrollo puede tener consecuencias positivas y constructivas, pudiendo desencadenar la formación de nuevas estrellas.
Su influencia sobre la galaxia anfitriona es crucial y puede hasta determinar su evolución, de modo que su estudio nos aporta algunas claves sobre la evolución de las galaxias. En los últimos veinte años se ha demostrado que los supervientos galácticos son fenómenos comunes en las galaxias, pero que presentan diferentes propiedades y efectos según el fenómeno que los desencadena: intensos brotes de formación estelar o la actividad de los agujeros negros supermasivos.

El superviento de IRAS f11506-3851

Esta galaxia pertenece a la familia de las LIRGs, que se caracterizan por su enorme luminosidad en el rango del infrarrojo del espectro electromagnético (IRAS es el nombre del telescopio espacial que muestreó por primera vez el cielo a esta frecuencia). Las galaxias de esta familia representan los casos más extremos de formación estelar en el universo local, y constituyen el lugar perfecto para cazar supervientos galácticos originados por la intensa formación de estrellas.

Para investigar la posible presencia de un superviento en IRAS F11506-3851 analizamos las propiedades del gas a través de observaciones espectroscópicas con el telescopio VLT (Very Large Telescope) y el espectrógrafo de campo integral VIMOS. Este instrumento cubre el rango óptico, y por esto fue posible analizar el perfil de las diferentes líneas de emisión y absorción asociadas a diferentes tipos de gas, templado las primeras y frío las segundas. En estos datos buscamos la evidencia de flujos de gas en movimiento a gran velocidad; como referencia, usamos la velocidad de rotación normal de las estrellas obtenida a partir de los datos del instrumento SINFONI del VLT.
Estas observaciones proporcionaron la primera evidencia de un prominente superviento galáctico en de IRAS F11506-385. El superviento resultó ser masivo (por su composición principalmente en gas frío, más pesado que el templado), capaz de arrastrar hacia las regiones externas una gran cantidad de gas necesario para la formación de estrellas (lo que ralentiza su ritmo), e incapaz de llegar al medio intergaláctico debido a sus velocidades relativamente bajas (“solo” entre 30 y 150 kilómetros por segundo). Así, el gas asociado al superviento cae de nuevo como una lluvia sobre la galaxia anfitriona, alterando su composición química o su morfología, y vuelve a estar disponible para la formación de nuevas estrellas.
Las sorpresas que IRAS 11506-3851 nos reserva no terminan aquí, ya que a partir de mi artículo se inició una serie de trabajos dedicados a esta galaxia. Por ejemplo, los potentes ojos del telescopio ALMA en Chile fueron capaces de ver con gran detalle la estructura del gas muy frío de IRAS F11506-385. Estas observaciones revelaron que, en el flujo de gas templado y frío, el gas muy frío está presente en nubecitas de gas de diferentes tamaños. Esto nos permitió de estimar con precisión la masa total del superviento (pesando tres tipos de gas: templado, frío y muy frío), indispensable para poder medir el papel del superviento en la evolución de esta galaxia. Seguimos al pie del cañón con IRAS F11506-3851 descubriendo peculiaridades interesantes (no solo relacionadas son el superviento) para entender mejor la familia de las LIRGs. ¡No hay duda de que la decisión de dedicar mi primer artículo a esta LIRG fue muy acertada!

Sara Cazzoli (IAA-CSIC)

Licenciada en astrofísica por la Universidad de Bolonia (Italia) y doctora en astrofísica por la Universidad Autónoma de Madrid. Realizó su tesis doctoral “Búsqueda de supervientos de gas neutro en galaxias luminosas cercanas con fuerte formación estelar”, en el Centro de Astrobiología (CAB), en colaboración con la Universidad de Cambridge. Actualmente es investigadora postdoctoral en el IAA-CSIC, donde estudia las propiedades de las galaxias activas, del agujero negro central y de los supervientos galácticos.