Título del artículo: Outflows in Star-forming Galaxies: Stacking Analyses of Resolved Winds and the Relation to Their Hosts’ Properties
Autores: G. W. Roberts-Borsani, A. Saintonge, K. L. Masters, and D. V. Stark
Institucion del primer autor: Departamento de Física y Astronomía, Universidad de California, Los Angeles, 430 Portola Plaza, Los Angeles, CA 90095, USA
Estado: Publicado en MNRAS. Accesible en arXiv
Astrobites original: Galactic Outflows: A Stellar Matter? – de James Negus
Interiores galácticos
Las imágenes galácticas captadas por telescopios espaciales, como el Hubble, pueden ser impresionantes. Los tonos vibrantes de la luz estelar infundidas con gases cálidos y emisiones del polvo iluminan la composición de estas impresionantes estructuras.
Sin embargo, a pesar de su naturaleza etérea, algunas de las interacciones más extremas del Universo ocurren cerca de sus centros. Aquí, la intensa retroalimentación – ‘feedback’ en inglés, correspondiente al mecanismo por el cual el flujo de materia y radiación impacta sus entornos – continúa.
Los dos modos principales de retroalimentación galáctica son la retroalimentación del Núcleo Galáctico Activo (AGN) y la retroalimentación de supernova. La retroalimentación por AGN es impulsada por la rápida acumulación de material en un agujero negro supermasivo, que se convierte en radiación, chorros y vientos. Por otro lado, la retroalimentación de supernova resulta luego de la explosión de una estrella moribunda masiva.
Estos procesos son de gran interés para los investigadores porque esta retroalimentación puede regular la evolución de una galaxia. Por ejemplo, la radiación que sale de una fuente compacta puede eliminar los depósitos de gas molecular frío de su vecindad y restringir la formación de estrellas, lo que puede suprimir el crecimiento de la galaxia.
Expulsión de gases en galaxias formando estrellas
Los autores del artículo de hoy exploraron las propiedades de la retroalimentación estelar galáctica (por supernova). Utilizaron las observaciones de Mapping Galaxies at Apache Point Observatory (MaNGA) para resolver espacialmente los flujos de salida a escala galáctica en una muestra de 405 galaxias cercanas de alta masa (log M✶ / M☉ ≥ 10) (z ~ 0).
Los autores eligieron excluir AGNs de su análisis debido a las elevadas velocidades de las nubes (> 1,000 km / s) en la región de la línea ancha, la región más cercana al AGN, a menudo imitan la presencia de flujos de salida (outflows en inglés, que no es más que el escape de gas de la galaxia o de algún otro campo gravitacional). Esto ciertamente elimina la posible contaminación; sin embargo, la retroalimentación por AGN es de gran interés para los astrónomos debido a la inmensa potencia y escala física asociadas con las outflows de AGN.
La Figura 1 muestra una observación típica de MaNGA realizada con espectroscopía de unidad de campo integral (IFU por su sigla en inglés).
Para llevar a cabo su estudio, los autores rastrearon la extensión radial de los outflows galácticos analizando los espectros de las líneas de absorción y emisión de sodio. Para ayudar a determinar el origen de los outflows, examinaron las tasas de formación de estrellas, las densidades de estas últimas, la extinción del polvo y el índice D (4000) de las galaxias. Además, incorporaron una técnica de apilamiento que agrupa los spaxels (un píxel que contiene información espectral) para construir espectros compuestos de alta señal a ruido y determinar cómo cambian las propiedades del outflow en función de la distancia galactocéntrica.
Orígenes de los outflows o flujos de salida
Sus hallazgos revelan intensas salidas (o outflows) cerca de los núcleos de las galaxias MaNGA. Además, identifican fuertes similitudes entre la evolución de las tasas de salida de masa (masas solares por año – M☉ / año) y las densidades de la tasa de formación de estrellas (M☉ / año / kpc-2), así como las densidades estelares (M☉ / kpc2) a distancias galactocéntricas crecientes (Figura 2). Esto sugiere que la actividad elevada de formación estelar impulsa salidas o outflows más fuertes.
Si se sospecha que los flujos de salida suprimen la formación de estrellas, ¿por qué se encuentran los flujos de salida más fuertes en las regiones con las tasas de formación de estrellas más altas?
Consideremos un escenario de fuente galáctica, donde la masa está saliendo. Durante este proceso, una estrella masiva sufre una brillante explosión de supernova que genera poderosos flujos de salida. Las corrientes energéticas que emanan de la estrella moribunda arrastran materia enriquecida en metales y calientan el gas a varios parsecs por debajo o por encima del plano de la galaxia. El gas finalmente se enfría antes de caer nuevamente hacia el disco galáctico, formando la fuente.
La frecuencia de estos eventos depende de la abundancia de supernovas, que escala con la formación de estrellas. Los hallazgos de los autores son consistentes con esta relación. A pesar de que los flujos de salida eliminan potencialmente el gas molecular frío, la densidad de formación de estrellas sigue siendo el parámetro más dominante que escala con la fuerza de los flujos de salida: más estrellas conducen a más supernovas y, por lo tanto, más flujos de salida.
¡Además, la retroalimentación estelar se genera por algo más que la actividad de supernova! Las salidas bipolares y los vientos estelares también pueden inyectar energía e impulso en el gas circundante. A medida que aumenta la formación de estrellas, es probable que la ocurrencia de estos eventos también aumente.
Los autores también consideran una densidad crítica de formación estelar de “explosión” que marca el umbral donde la retroalimentación estelar es lo suficientemente fuerte como para escapar del disco de la galaxia. En una ecuación, ellos igualan el peso del gas de disco a la presión impartida por la retroalimentación y obtienen un valor de ~ 0.02 M☉ / año / kpc-2. Por encima de este valor, la presión de la retroalimentación excede el peso del gas para las galaxias cercanas (z ~ 0): los flujos de salida se liberan.
Eslabón perdido en la evolución galáctica
El artículo de hoy ofrece evidencia preliminar de que las regiones de formación estelar influyen fuertemente en la presencia de flujos de salidas o outflows. La retroalimentación estelar también es más fuerte cerca del centro de las galaxias MaNGA observadas.
Sin embargo, para desentrañar completamente la dinámica de los flujos de salida, es esencial un análisis exhaustivo de la retroalimentación por AGN. Los flujos de salida de AGN tienden a ser más enérgicos y pueden ser aún más críticos para comprender la coevolución entre la retroalimentación y el crecimiento galáctico. Por ejemplo, si se determina que la formación de estrellas se reprime en presencia de salidas de AGN, puede sugerir que la potente radiación de AGN, los chorros y los vientos despejan completamente el gas molecular frío en su camino. Tal resultado contrarrestaría la correlación positiva entre la fuerza del flujo de salida y la densidad de formación estelar encontrada aquí con retroalimentación estelar. Los futuros estudios de MaNGA que incorporen ambos modos de retroalimentación ayudarán a determinar la verdadera naturaleza de los flujos de salida a escala galáctica y cómo influyen en el crecimiento galáctico.
¡Sin embargo, el artículo de hoy nos ofrece una gran visión de las propiedades de los flujos de salida y su relación con la retroalimentación estelar!
Comentarios
Aún no hay comentarios.