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01
Nov

NGC 1275 y el cúmulo de galaxias de Perseo (Abell 426)

 

El último fin de semana de octubre de 2011 Ramón y yo estuvimos observando el cúmulo de galaxias de Perseo en el Observatorio Tres Juncos. En observación visual, este objeto es muy modesto pero su principal atractivo se encuentra en comprender lo que estamos observando. Fue muy emocionante y nos hemos propuesto el reto de visitarlo de nuevo con la ayuda de cartas detalladas.

El cúmulo de galaxias de Perseo (Abell 426) es uno de los más masivos objetos que pueden verse desde la Tierra. Contiene varios cientos de galaxias inmersas en una vasta nube de polvo intergaláctico muy caliente y que tiene una masa mucho mayor que la contenida en el conjunto de sus galaxias.

Se encuentra a unos 250 millones de años luz de nuestra galaxia y tiene un diámetro de unos 15 millones de años luz. El cúmulo de galaxias de Perseo forma parte de una estructura aún mayor conocida como el supercúmulo de galaxias de Piscis-Perseus que contiene varios miles de galaxias y se expande a lo largo de más de 300 millones de años luz abarcando unos 15º de cielo. Con la notable excepción del supercúmulo de Virgo (situado a 40 millones de años luz), el cúmulo de galaxias de Perseo es uno de los cúmulos de galaxias más cercanos a nosotros.

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El cúmulo de galaxias de Perseo (Abell 426). Imagen: NASA, ESA y Digitized Sky Survey 2

El cúmulo de Perseo es un típico ejemplo de cúmulo de galaxias dominado por una de ellas. Esta galaxia es NGC 1275, se encuentra muy cerca del centro del cúmulo y es una auténtica devoradora de galaxias. NGC 1275 es una galaxia tipo Seyfert. Las galaxias de este tipo tienen poderosas emisiones electromagnéticas, concentradas fundamentalmente en unas pocas bandas espectrales muy estrechas. De hecho, NGC 1275 no son una sino dos galaxias ( Metik & Pronik, 1979). La mayor de ellas es dominante y atrae con violencia a la segunda. Los procesos de acreción de materia sobre NGC 1275 generan una ingente emisión de rayos X y ondas de radio. Cuando se observan emisiones de rayos-X, NGC 1275 es el área más brillante del cielo (Edge, 1992). Esa potentísima emisión de rayos X es consecuencia de la existencia de un agujero negro supermasivo en su centro.

Según el sistema de clasificación de Yerkes, La galaxia dominante es una galaxia de tipo cD. La "c" de "cD" es una clave usado antiguamente en estudios de espectroscopía e indica que la galaxia es muy grande, supergigante y la "D" hace referencia a que difusa, un atributo característico de las galaxias elípticas. Las galaxias tipo cD tienen un enorme halo formado por estrellas y con frecuencia se encuentran cerca del centro de un cúmulo de galaxias cuyo entorno dominan, atrapando otras galaxias que caen en espiral hacia ellas. En ocasiones, debido a esta forma de crecimiento, las galaxias cD pueden tener varios núcleos. Esta dominancia es tan importante que con frecuencia un cúmulo de galaxias con una galaxia cD suele denominarse “cúmulo de galaxias cD”.

Los restos de la segunda galaxia se sitúan visualmente por delante de la galaxia tipo cD. Este tipo de restos de galaxia recibe el nombre de "sistema de alta velocidad" (HVS, high velocity system). Tienen cierta estructura espiral y mientras sus brazos se deslizan hacia la galaxia dominante en ellos se produce una intensa formación de estrellas. El HSV se situa a unos 200 mil años luz de la galaxia cD.

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Restos de una galaxia espiral atrapada en NGC 1275.
Imagen: NASA/ESA Hubble Space Telescope (REF: http://www.spacetelescope.org/images/opo0314a/ )

El Hubble Space Telescope reveló en NGC 1275 la existencia de al menos 50 cúmulos globulares compactos, masivos y muy jóvenes. Normalmente los cúmulos globulares contienen entre 100.000 y 10 millones de estrellas agrupadas en una esfera de unos 100 años luz de diámetro. La mayoría de los cúmulos globulares contienen estrellas muy antiguas. En nuestra galaxia, los cúmulos globulares están formados por estrellas de primera generación tan antiguas como la propia galaxia.  Sorprendentemente, los cúmulos globulares de NGC 1275 son muy jóvenes y atestiguan una historia reciente de cataclismos asociados con esta galaxia.

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Cúmulos globulares en NGC 1275. Imagen c
ompuesta y realzada de los canales R y G. Los cúmulos globulares aparecen como puntos azules.
Imagen: NASA/ESA Hubble Space Telescope.
(REF: http://www.spacetelescope.org/images/opo9202a/ )

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NGC 1275, imagen multiespectral (rayos-X, radio y visible).
Imagen: NASA, ESA, NRAO and L. Frattare (STScI) 

A una mayor escala e integrando los datos del espectro visble por Hubble, de ondas de radio registradas por el NRAO's Very Large Array radiotelescope y de emisiones de rayos-X capturados por el telescopio espacial Chandra podemos obtener una perspectiva multiespectral de NGC 1275. En esta  imagen, las masas de polvo, las regiones de formación de estrellas, los filamentos de hidrógeno, las estrellas situadas por delante y las galaxias acompañantes, son contribuciones de los datos ópticos del HST. La imagen de rayos-X proporcionada por el telescopio Chandra aparece como una envuelta violácea alrededor de su centro mientras que los lóbulos rosáceos situados cerca del centro son fuentes de emisión de radio detectadas por el NRAO's Very Large Array radiotelescope. Es llamativo como los bulbos de emisión de radio rellenan huecos en la emisión de rayos-X. Esas cavidades tienen un diámetro de 50.000 años luz y no están vacias, se encuentran rellenas de partículas de alta energía y campos magnéticos que empujan a los gases emisores de rayos-X hacia el exterior creando las ondas de sonido de menor frecuencia jamás detectadas.

Estas ondas de sonido pueden explicar porque los gases calientes de las regiones centrales del cúmulo de Perseo no se han enfriado durante los pasados 10.000 millones de años mientras se formaban billones de estrellas. Las ondas de sonido generadas por explosiones en el agujero negro supermasivo de Perseus A se expanden a traves del gas del cúmulo. Esas ondas de presión mantienen el gas caliente. 

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Imagen en rayos X relizada por el telescopio espacial Chandra y sus ondas sonoras. Se aprecian las burbujas.
Imagen: NASA/CXC/IoA/A.Fabian et al.

Hay una red de filamentos gaseosos que emiten en la línea espectral H alfa. Cada filamento tiene una masa equivalente a un millon de masas solares, una temperatura baja, un diámetro de unos 200 años luz, una longitud de hasta 20.000 años luz y una vida de unos 100 millones de años. Los filamentos carecen de emisiones O III por lo que queda excluida la ionización por las emisiones UV de estrellas cercanas (Hatch et al. 2006). Los filamentos parecen ser empujados por chorros de plasma relativístico generados en el nucleo (Lynds, 1970) y son proyectados a través de las masas gaseosas supercalientes (55 millones de grados) emisores de rayos-X que rellenan el cúmulo. Esos filamentos parece que mantienen su estructura y bajas temperaturas pues se encuentran confinados por campos magnéticos lo que demuestra como la energía del agujero negro central es transferida periódicamente al gas que lo rodea calentando e impidiendo así su enfriamiento (Fabian, et al.,2008). Se ha propuesto un mecanismo cíclico por el que se produce un enfriamiento por el que gas enfriado y estrellas se hunden hacia la región central de NGC 1275. Parte de esta materia encuentra su camino hacia el interior del agujero negro donden se produce acreción e ingentes chorros de energía son bombeados hacia fuera, hacia el gas del cluster calentándolo. Este calentamiento, y el avance de las ondas sonoras detienen el enfriamiento de los gases y la acreción de material en el agujero negro. Así, el mecanismo de enfriamiento es regulado periodicamente y el sistema se ha mantenido caliente durante miles de millones de años.

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NGC 1275: Filamentos frios emitiendo en la línea  H alfa (rojo) en NGC 1275.
Imagen:
NASA, ESA y Andy Fabian (University of Cambridge, UK)

 

OBSERVACIÓN

El cúmulo de Perseo aparece como una cadena de galaxias entre NGC 1275 e IC 310. En él se han catalogado más de 600 galaxias  (Brunzendorf y Meusinger, 1999), pero de ellas tan solo una fracción son observables visualmente por telescopios de aficionado.

A primera vista el cluster de Perseo parece un campo de estrellas más pero cuando con nuestros telescopios observamos el cúmulo, cada uno de esos débiles borroncitos de luz es una galaxia y, de todas ellas, NGC 1275 (Perseus A o Caldwell 24) es, con diferencia, la más brillante. NGC 1275 debería ser visible con telescopios de apenas 90mm de apertura. Todas y cada una de las estrellas que podemos ver en ese campo visual, incluso las más tenues y distantes, son mucho más cercanas y pertenecen a nuestra propia galaxia, La Vía Láctea.

La primera vez que observé el cúmulo de Perseo lo hice por accidente. Usaba como guía el Night Sky Observer’s guide de Keppler y Sanne mientras observaba diferentes objetos en Perseo saltando de uno a otro con el Go-To de mi montura CGE cuando tecleé el código del siguiente objeto “NGC 1275” en el mando Nexstar, el campo del ocular se llenó de manchas de luz. Pensé en un problema de suciedad en las ópticas, de humedad atmosférica o de cambios en el seeing. Comprobé el estado de la condensación en la placa Schmidt de mi C11 y del ocular, comprobé la diagonal y roté el ocular, pero los borrones permanecían allí. No eran artefactos de mi equipo. Comencé a buscar información sobre NGC 1275 en los libros que siempre me acompañan y caí en la cuenta de que estaba observando con exquisito detalle el cúmulo de galaxias de Perseo.

La mayor parte de las galaxias del cúmulo no dejan de tener un aspecto estelar quizás con algo de nebulosidad, pero NGC 1275 es brillante y se encuentra rodeada por otras que también lo son. Una vez localizada  NGC 1275 es facil de encontrar NGC1272 y NGC1278 pues caen dentro del mismo campo de ocular y se encuentran francametne cercanas a esta. NCG 1272 es algo menos brillante que NGC 1275 y NGC 1278 lo es aún menos. Un poco más hacia el oeste de NCG 1275 y a la misma distancia que la existente entre NGC1275 y NGC1272 se encuenta un trio más debil pero bien aparente. Se trata de las galaxias NGC 1270, NGC 1267 y NGC 1268. Otros grupos de galaxias salpican nuestro campo de visión. Necesitaremos hacer uso de visión indirecta para poder detectar muchas de las galaxias del cúmulo. Así continuaremos hacia el oeste camino de IC 310 el miembro más brillante del oeste.

En el ocular, aún con grandes telescopios, el cúmulo de Perseo es un objeto muy modesto y visualmente resulta poco atractivo. La magia de su observación se encuentra en la sensación de mirar directamente a través de un agujero en nuestra galaxia hacia la inimaginable profundidad del espacio mientras sabemos que allí unas galaxias son engullidas por otras produciendo erupciones de materia y energía en los mismo límites de un agujero negro supermasivo.

Perseus_GLX_cluster

Descarga de carta del cúmulo de Perseo (PDF)

Albert Highe, ha desarrollado un detallado programa de observación del cúmulo y una carta detallada que puede ser descargada en el enlace Carta de las principales galaxias del Cúmulo de Perseo (imagen jpg)

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Cúmulo de galaxias de Perseo.
Imagen: WikiSky

REFERENCIAS

Edge A.C., Stewart, G.C., Fabian AC (1992). Properties of cooling flows in a flux limited sample of clusters of galaxies. MNRAS 258: 177

Fabian, A.C. et al. (2008). Magnetic support of the optical emission line filaments in NGC 1275. Nature 454 (7207): 968–970

Hatch N.A., Crawford C.S., Johnstone R.M., Fabian A.C. (2006): On the origin and excitation of the extended nebula surrounding NGC1275, MNRAS, 367, 433

Keppler, R. & Sanne, G. (1998). Night Sky Observer’s guide. VOLUME 1: Autumn and Winter. Willmann-Bell. 446pp.

Lynds R. (1970), Improved Photographs of the NGC1275 Phenomenon. Astrophysical Journal 159:151

Brunzendorf, J.; Meusinger, H. (1999) The galaxy cluster Abell 426 (Perseus). A catalogue of 660 galaxy positions, isophotal magnitudes and morphological types, Astronomy and Astrophysics Supplement, v.139, p. 141-161, 1999

 Metik, L.P. &  Pronik, I.I. (1979). NGC 1275: A pair of interacting galaxies. Astrophysics 15 (1): 27-36

 

Patricio Domínguez Alonso. Noviembre 2011

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