Título: Galactic 26Al traces metal loss through hot chimneys
Autores: Martin G. H. Krause, Donna Rodgers-Lee, James E. Dale, Roland Diehl, and Chiaki Kobayashi
Institución del primer autor: Centre for Astrophysics Research, Department of Physics, Astronomy and Mathematics, University of Hertfordshire, College Lane, Hatfield, Hertfordshire AL10 9AB, UK
Estado: Aceptado para publicación en MNRAS, Acceso abierto en arXiv
Astrobite original: Pumping Aluminum: How Massive Stars Bulk Up Galactic Metal Content por Jason Hinkle
Construyendo Metales
Carl Sagan famosamente dijo, “Estamos hechos de materia estelar” Lo que él quiso decir es que la mayoría de los metales en el Universo son formados en los interior de las estrellas. Estos metales eventualmente se mezclan en el gas circundante a través de vientos estelares o cuando la estrellas mueren. Si embargo, estudios recientes sugieren que la mayoría de los metales se producen en estrellas, que de hecho, son expulsados fuera de la galaxias y enriquecen los medios circumgaláctico e intergaláctico. Una forma de probar la creación y transporte de metales de las estrellas es a través de las observaciones de isótopos radiactivos. Porque estas especies tienen tiempos de vida cortos y su detección permite trazar la historia reciente de las eyecciones estelares.
En particular 26Al, con un tiempo de vida medio de 1 millón de años, ha sido utilizado para trazar la producción de metales. En La Vía Láctea, se observa comúnmente a través de la la línea de emisión a 1.8 MeV en la banda de energía de los rayos gamma. Debido a que en la Vía Láctea se encuentra en estado difuso y formando grumos, se piensa que 26Al es producido por estrellas masivas. Estas estrellas masivas viven en el disco Galáctico y eyectan metales durante toda su vida por medio de intensos vientos cuando mueren o cuando explotan como supernovas. Mediciones de 26Al se han hecho también cerca de casa. En algunos meteoritos tempranos, 26Mg (un decaimiento producto de 26Al ha sido detectado). Esto significa que las estrellas masivas deben estar cerca para enriquecer el gas que eventualmente formó El Sistema Solar.
La detección de 26Al, tanto en una fase de gas caliente en toda la Galaxia como en nuestro propio patio trasero, nos dice que la producción de metales en estrellas masivas debe ser suficiente tanto para extenderse por toda la Galaxia como para mezclarse localmente con gas frío que formará estrellas.
Modelando una ¨Vía Láctea¨
Con esto en mente, los autores del artículo de hoy crearon una simulación de una galaxia del tipo de La Vía Láctea. Los autores usaron simulaciones en 3D que inyectan regiones de formación estelar dentro de un disco aislado de una galaxia (completo con un halo de materia oscura, un bulbo y brazos espirales) y trazan la evolución de 26Al y las propiedades del gas. Los parámetros de la simulación se seleccionaron para que aproximadamente se tuviera un acuerdo con la masa, la morfología y la tasa de formación estelar de la Vía Láctea.
Uno de los principales resultados que los autores encontraron es que, relativamente pronto tras el inicio de la formación estelar, se pueden ver vientos a gran escala tanto en 26Al como en gas caliente. Figura 1 muestra una imagen de estas condiciones. Un viento trazado por 26Al y gas caliente puede verse extendido hasta casi 20 kpc del centro galáctico. Debido a la mezcla y procesamiento de la materia estelar es posible enriquecer el medio circumestelar. En suma, esto sugiere que incluso las galaxias como La Vía Láctea con modesta formación estelar pueden aún tener grandes vientos estelares que afectan el ambiente.
Figura 1: Vientos a gran escala de 26Al y gas son claramente observados después que la formación estelar inicia. Panel izquierdo: mapa en 3D de la densidad de 26Al . Panel derecho: mapa en 3D de la densidad del gas, el número Mach en contornos. En ambos paneles, los mapas se extienden 20 kpc (aproximadamente el radio de la Vía Láctea) en cada dirección. (Crédito: Figura 1 del artículo original).
Otro resultado interesante de estas simulaciones es que hay una fase caliente y otra fría de la masa 26Al en la galaxia. El 26Al asociado con el gas caliente continúa saliendo de la galaxia por medio de vientos, pero la componente fría permanece disponible para mezclarse de nuevo y formar nuevas estrellas. Esto se puede ver en la Figura 2. Aquí, vemos que las nubes masivas de gas frío son inestables contra el colapso, y podrían formar estrellas, mientras que la componente caliente es estable contra el colapso. Mientras que es algo esperado a partir del hecho de que generaciones más recientes de estrellas tengan un mayor contenido de metales que las generaciones previas, la presencia de gas de 26Al muestra que este gas enriquecido puede rápidamente reconstituirse en estrellas.
Figura 2: El gas frío permanece disponible para formar estrellas, mientras que el gas caliente difuso no puede convertirse en estrellas. El parámetro Q de Toomre versus temperatura. El parámetro Q de Toomre representa un criterio de estabilidad donde los valores de log(Q) por encima de 0 son estables y no colapsarán, mientras que los valores por debajo de este sí pueden colapsar. Los colores representan la masa, siendo las celdas rojas más masivas que las azules. (Crédito: Figura 2 del artículo original).
De estas simulaciones, es claro que los metales (N. del T.: la mayoría de los metales ) se producen en estrellas masivas y pueden ser eyectados de la galaxia por medio de vientos estelares, pero también continuan enriqueciendo el gas para futuras nuevas generaciones de estrellas. En cualquier caso, la presencia del 26Al indica que estos procesos pasan rápidamente. Estas simulaciones ayudan a explicar el enriquecimiento del gas alrededor de las galaxias también como el incremento de la metalicidad en las estrellas más jóvenes de Población I. A medida que se realicen futuras observaciones de las galaxias y sus ambientes, podemos seguir poniendo estas predicciones en el contexto de la evolución de las galaxias en su conjunto.
Nota de traducción (N. de T.) : al traducir cualquier texto, las traducciones literales no siempre capturan bien el significado de modismos y frases hechas. En casos como este, como traductores hacemos nuestro mejor esfuerzo para mantener el espíritu del artículo original, y no tanto el significado literal de las palabras. También intentamos proporcionar enlaces a conceptos en el idioma traducido en lugar de en el original, siempre que sea posible. De este modo queremos reconocer la naturaleza de nuestras traducciones como una colaboración entre les autores originales y les traductores.
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