¡Kaboom! Webb y ALMA captan un estampido sónico mayor que la Vía Láctea

Una galaxia espiral intrusa se está precipitando contra las cinco galaxias del Quinteto de Stephan a una velocidad de casi 3 millones de kilómetros/hora. Los astrónomos del Telescopio Espacial James Webb el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) han descubierto que la onda expansiva resultantes de esta colisión, que es de varias veces el tamaño de la Vía Láctea, está provocando unas gigantescas turbulencias con repercusiones en las nubes de gas intergaláctico. 

Así, las nuevas observaciones con el Telescopio Espacial James Webb (JWST) y el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) han revelado que el estampido sónico provocado por el choque (como un avión al romper la barrera del sonido) ha puesto en marcha una especie de planta de reciclaje de gas hidrógeno molecular dentro del Quinteto de Stephan, un grupo de cinco galaxias, NGC 7317, NGC 7318a, NGC 7318b, NGC 7319 y NGC 7320, ubicadas a unos 270 millones de años luz de la Tierra en la constelación de Pegaso.

Pero no solo eso, además, los científicos han descubierto la descomposición de una nube gigante en una niebla de gas cálido, la posible colisión de dos nubes que forman una salpicadura de gas cálido a su alrededor y la formación de una nueva galaxia. 

El Quinteto de Stephan, un laboratorio idóneo para observar colisiones de galaxias Quinteto de Stephan, una de las primeras imágenes del Telescopio Espacial Webb/ Crédito: NASA, ESA, CSA y STSc

La comunidad galáctica del Quinteto de Stephan proporciona un laboratorio perfecto para el estudio de las colisiones de galaxias y su impacto en el entorno circundante. Por lo general, las colisiones y fusiones de galaxias desencadenan un estallido de formación estelar; ese no es el caso en el Quinteto de Stephan. Porque allí, contrariamente, esta actividad violenta tiene lugar en el medio intergaláctico, lejos de las galaxias, en lugares donde hay poca o ninguna formación estelar que obstruya la vista. 

Esa ventana limpia con vistas al Universo ha permitido a los astrónomos observar lo que sucede cuando una de las galaxias, NGC 7318b, se entromete violentamente en el Quinteto de Stephan a una velocidad relativa de aproximadamente 800 km/segundo, o 3 millones de kilómetros por hora. A esa velocidad, un viaje de la Tierra a la Luna llevaría solo ocho minutos. 

"Cuando este intruso choca contra el grupo, está chocando contra una vieja columna de gas que probablemente fue causada por una interacción previa entre dos de las otras galaxias, y está causando que se forme una onda de choque gigante", explicaba Philip Appleton, astrónomo y científico principal del proyecto en el Centro de Análisis y Procesamiento de Infrarrojos (IPAC) de Caltech. “A medida que la onda de choque pasa a través de esta serpentina grumosa, está creando una capa de enfriamiento altamente turbulenta o inestable, y es en las regiones afectadas por esta actividad violenta donde estamos viendo estructuras inesperadas y el reciclaje de gas de hidrógeno molecular.".

Según continúa el comunicado, el hidrógeno molecular forma la materia prima que finalmente puede formar estrellas, por lo que comprender su destino proporcionará no solo más información sobre la evolución del Quinteto de Stephan, sino también sobre las galaxias en general.

Las nuevas observaciones, que utilizan el receptor de Banda 6 (longitud de onda de 1,3 mm) de ALMA, permitieron a los científicos acercarse a tres regiones clave con extremo detalle y, por primera vez, construir una imagen clara de cómo el gas de hidrógeno se mueve y se forma de forma continua.

Más descubrimientos en el Quinteto de Stephan

En el corazón de la onda de choque principal, una región denominada Campo 6, los datos Webb y ALMA revelaron una nube gigante de moléculas frías que se descomponen y estiran en una larga cola de hidrógeno molecular cálido y se reciclan repetidamente a través de estas mismas fases. “Lo que estamos viendo es la desintegración de una nube gigante de moléculas frías en un gas supercaliente y, curiosamente, el gas no sobrevive al choque, simplemente pasa por fases cálidas y frías”, añadía Appleton. 

Esta planta de reciclaje intergaláctica no es la única actividad extraña resultante de las ondas de choque. En la región denominada Campo 5, los científicos observaron dos nubes de gas frío conectadas por una corriente de gas de hidrógeno molecular cálido. Curiosamente, una de estas nubes, que parece una bala de alta velocidad de gas de hidrógeno frío que choca con un gran filamento de gas esparcido en forma de hilo, creó un anillo en la estructura a medida que la atravesaba. Una nube molecular que atraviese el gas intergaláctico y deje estragos a su paso es un fenómeno raro y poco comprendido hasta la fecha.

Quizás la región más "normal" del Quintento de Stephan es la denominada Campo 4, donde los científicos encontraron un entorno más estable y menos turbulento que permitió que el gas de hidrógeno colapsara en un disco de estrellas y lo que los científicos creen que es una pequeña galaxia enana en formación. "En el campo 4, es probable que las grandes nubes preexistentes de gas denso se hayan vuelto inestables debido al choque y se hayan colapsado para formar nuevas estrellas como esperamos", dijo Pierre Guillard, investigador del Institut d'Astrophysique de Parísy co-investigador del proyecto, y agregó que todas las nuevas observaciones tienen implicaciones significativas para los modelos teóricos del impacto de la turbulencia en el Universo. “La onda de choque en el medio intergaláctico del Quinteto de Stephan ha formado tanto gas molecular frío como el que tenemos en nuestra propia Vía Láctea y, sin embargo, forma estrellas a un ritmo mucho más lento de lo esperado. Comprender por qué este material es estéril es un verdadero desafío para los teóricos. Se necesita trabajo adicional para comprender el papel de los altos niveles de turbulencia y la mezcla eficiente entre el gas frío y el caliente”.

Para resolver estos misterios, el equipo ha necesitado más capacidad tecnológica y mejor preparada. La combinación del Telescopio Espacial Webb y ALMA son poderosos recursos que ha proporcionado imágenes infrarrojas sorprendentemente bellas del Quinteto de Stephan y una gran comprensión, aunque aún incompleta, de la relación entre los gases de hidrógeno ionizado, molecular cálido y frío tras la onda expansiva gigante. 

Tanto Webb como los futuros telescopios aún tienen muchos descubrimientos que aportar sobre la trepidante actividad del Quinteto de Stephan.

Las observaciones han sido presentadas esta semana en la 241ª reunión de la Sociedad Astronómica Estadounidense (AAS) en Seattle, Washington.