ALMA Revela Imagen Detallada del Núcleo de la Vía Láctea

Astrónomos han presentado una nueva y sorprendente vista del centro de la Vía Láctea, exponiendo una red intrincada de filamentos cósmicos de gas con un detalle sin precedentes. La imagen fue producida utilizando el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) y constituye el conjunto de datos más grande jamás ensamblado por ALMA. Este enorme mapa ayudará a los científicos a investigar cómo se forman y evolucionan las estrellas en la región más extrema de nuestra galaxia, cerca de su agujero negro supermasivo.

"Es un lugar de extremos, invisible a nuestros ojos, pero ahora revelado con un detalle extraordinario", dice Ashley Barnes, astrónoma del Observatorio Europeo Austral (ESO) en Alemania y miembro del equipo de investigación.

Las observaciones ofrecen una rara mirada al gas frío, el ingrediente básico del que se crean las estrellas, en toda la región conocida como la Zona Molecular Central (CMZ). Por primera vez, el gas frío en toda esta área ha sido mapeado con tal precisión.

La región capturada en la imagen se extiende por más de 650 años luz. Contiene nubes densas de gas y polvo que rodean el agujero negro supermasivo en el centro de la Vía Láctea. > "Es el único núcleo galáctico lo suficientemente cercano a la Tierra como para que podamos estudiarlo con tanto detalle", explica Barnes. El nuevo conjunto de datos revela estructuras en toda la CMZ a muchas escalas, desde formaciones masivas de gas que abarcan decenas de años luz hasta pequeñas nubes que rodean estrellas individuales.

La encuesta responsable de este trabajo se llama ACES, siglas de ALMA CMZ Exploration Survey. ACES se centra específicamente en el gas molecular frío, el material que alimenta la formación estelar. Al analizar las señales de este gas, los investigadores descubrieron un entorno químico sorprendentemente complejo. La encuesta detectó docenas de moléculas, incluyendo algunas relativamente simples como el monóxido de silicio, así como compuestos orgánicos más complejos como metanol, acetona o etanol.

En la CMZ, el gas molecular frío se mueve a lo largo de filamentos alargados que canalizan material hacia cúmulos densos donde pueden formarse estrellas. Los astrónomos comprenden este proceso bastante bien en partes más tranquilas de la Vía Láctea, pero las condiciones cerca del centro galáctico son mucho más intensas.

"La CMZ alberga algunas de las estrellas más masivas conocidas en nuestra galaxia, muchas de las cuales viven rápido y mueren jóvenes, terminando sus vidas en poderosas explosiones de supernova e incluso hipernovas", dice Steve Longmore, líder de ACES y profesor de astrofísica en la Liverpool John Moores University, Reino Unido.

A través de la encuesta ACES, los investigadores esperan aprender cómo estos ambientes violentos influyen en el nacimiento de las estrellas y si las teorías actuales sobre formación estelar siguen siendo válidas bajo estas condiciones extremas.

"Al estudiar cómo nacen las estrellas en la CMZ, también podemos obtener una imagen más clara de cómo crecieron y evolucionaron las galaxias", añade Longmore. "Creemos que la región comparte muchas características con galaxias en el Universo temprano, donde las estrellas se formaban en ambientes caóticos y extremos."

Para recopilar este enorme conjunto de datos, los astrónomos utilizaron ALMA, un observatorio potente operado por ESO y sus socios en el desierto de Atacama, Chile. Esta es la primera vez que se ha estudiado una porción tan grande del centro galáctico con ALMA, resultando en la imagen más grande obtenida hasta ahora por el observatorio. El mosaico final fue creado combinando muchas observaciones individuales, similar a armar piezas de un rompecabezas. En el cielo, la imagen completa abarca una longitud equivalente a tres lunas llenas colocadas lado a lado.

"Esperábamos un alto nivel de detalle al diseñar la encuesta, pero nos sorprendió genuinamente la complejidad y riqueza reveladas en el mosaico final", comenta Katharina Immer, astrónoma de ALMA en ESO y también involucrada en el proyecto.

Los resultados del programa ACES se describen en cinco artículos aceptados para publicación en Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, con un sexto actualmente en revisión final.

"La próxima actualización de sensibilidad de banda ancha de ALMA, junto con el Extremely Large Telescope de ESO, pronto nos permitirá profundizar aún más en esta región — resolviendo estructuras más finas, rastreando química más compleja y explorando la interacción entre estrellas, gas y agujeros negros con una claridad sin precedentes", dice Barnes. "En muchos sentidos, esto es solo el comienzo."

La colaboración ACES incluye a más de 160 científicos, desde estudiantes de maestría hasta investigadores jubilados, representando a más de 70 instituciones en Europa, América del Norte y del Sur, Asia y Australia. El proyecto fue iniciado y liderado por el Investigador Principal Steven Longmore (Liverpool John Moores University, Reino Unido), junto con los co-investigadores Ashley Barnes (Observatorio Europeo Austral, Alemania), Cara Battersby (University of Connecticut, EE.UU.), John Bally (University of Colorado Boulder, EE.UU.), Laura Colzi (Centro de Astrobiología, Madrid, España), Adam Ginsburg (University of Florida, EE.UU.), Jonathan Henshaw (Max Planck Institute for Astronomy, Heidelberg, Alemania), Paul Ho (Academia Sinica Institute of Astronomy and Astrophysics, Taiwán), Izaskun Jiménez-Serra (Centro de Astrobiología, Madrid, España), J. M. Diederik Kruijssen (COOL Research DAO), Elisabeth Mills (University of Kansas, EE.UU.), Maya Petkova (Chalmers University of Technology, Suecia), Mattia Sormani (Dipartimento di Scienza e Alta Tecnologia, University of Insubria, Italia), Robin Tress (École Polytechnique Fédérale de Lausanne, Suiza & Institut für Theoretische Astrophysik, Universität Heidelberg, Alemania), Daniel Walker (UK ALMA Regional Centre Node, University of Manchester, Reino Unido), y Jennifer Wallace (University of Connecticut).

Dentro de ACES, el grupo de trabajo de reducción de datos de ALMA está coordinado por Adam Ginsburg, Daniel Walker y Ashley Barnes. Los colaboradores incluyen a Nazar Budaiev (University of Florida), Laura Colzi (Centro de Astrobiología, Madrid, España), Savannah Gramze (University of Florida), Pei-Ying Hsieh (National Astronomical Observatory of Japan, Mitaka, Tokio, Japón), Desmond Jeff (University of Florida), Xing Lu (Shanghai Astronomical Observatory, Chinese Academy of Sciences, China), Jaime Pineda (Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik, Alemania), Marc Pound (University of Maryland, EE.UU.) y Álvaro Sánchez-Monge (Institut de Ciències de l'Espai, CSIC, Bellaterra, España; Institut d'Estudis Espacials de Catalunya, Castelldefels, España), junto con más de 30 investigadores adicionales que asistieron en la reducción de datos.