El extraño caso de NGC 4319 y Markarian 205

¿Qué son estos objetos?

Markarian 205 y NGC 4319, en imágenes del Hubble (arriba) y de la Digitized Sky Survey (abajo).

En esta imagen de Hubble Heritage (a la izquierda, cuadro superior), la galaxia espiral NGC 4319 está clasificada como una “espiral barrada” (SBb). El campo del HST muestra únicamente las regiones interiores. Una exposición más larga muestra los brazos espirales exteriores (apenas visibles en la esquina inferior izquierda de la fotografía).

La imagen del cuadro inferior, capturada por la Inspección Digitalizada del Cielo (DSS = Digitized Sky Survey), muestra claramente la barra y los brazos en espiral.

Las galaxias espirales barradas son relativamente comunes. Ésta muestra una estructura interesante y franjas de polvo en la región interior.

Markarian 205 (Mrk 205) es el objeto No. 205 en un catálogo compilado por el astrónomo armenio Benik Markarian. Estas son galaxias con una fuerte emisión ultravioleta; muchas de ellas son galaxias activas. Comúnmente, se la clasifica como una galaxia Seyfert, como una con un núcleo brillante, o como un cuásar de baja luminosidad.

Justo al noreste de Mrk 205 hay una galaxia compacta. Se encuentra a la misma distancia que Mrk 205, pero no muestra un envoltorio de estrellas y gas. A alguna distancia, fuera de la imagen del HST, está la galaxia elíptica NGC 4291.

Su corrimiento al rojo es similar al de NGC 4319. Es posible que las dos galaxias hayan sufrido una colisión reciente, lo que podría explicar la estructura de NGC 4319.

¿Qué es el tenue filamento entre Mrk 205 y NGC 4319?
Ésto es algo difícil de distinguir en la imagen del Hubble. Los rasgos poco luminosos como el que examinamos tienden a aparecer mejor en una imagen negativa y pueden ser mejorados al “estirarlos” artificialmente utilizando un programa de procesamiento de imágenes.

Aquí se muestran dos imágenes estiradas y mejoradas.

Los “estiramientos” mejorados de la imagen del HST muestran un debatible “puente luminoso” entre NGC 4319 y Mrk 205: a la izquierda la imagen invertida y a la derecha un trazado de líneas de contornos.Crédito: R. Knacke (Penn State Erie

Imagen de la WFPC2 de NGC 4319 y Mrk 205 identificando los brazos en espiral y las franjas de polvo. Crédito: Hubble WFPC2

Las imágenes muestran ciertamente alguna nebulosidad que se encuentra entre NGC 4319 y Mrk 205, como Halton Arp y otros astrónomos hicieron notar hace muchos años.

Sin embargo, la cuestión radica en si esta nebulosidad implica que existe una conexión física real entre las dos galaxias, o si es simplemente alguna irregularidad en la estructura de NGC 4319 o en la de Mrk 205 que por azar se encuentra entre las dos imágenes.

Nótese que también hay algunos rasgos nebulosos similares en los bordes de ambos objetos en otros lugares, y no precisamente entre ambos.

No creo que estas imágenes demuestren que hay una conexión real entre los dos objetos, pero por supuesto el lector puede tener sus propias ideas.

¿Qué pasa con los desplazamientos al rojo?
NGC 4319 presenta un desplazamiento hacia el rojo (la fracción en que las longitudes de onda observadas de las líneas espectrales de una galaxia están corridas o desplazadas en relación con esas mismas líneas en reposo: L obs - L rep / L rep) de 0,00468, mientras que el de Mrk 205 es de 0,071.

Si el desplazamiento hacia el rojo implica distancia, como creen casi todos los astrónomos, entonces Mrk 205 está 15 veces más lejos que NGC 4319.

Mrk 205 se proyecta en el cielo dentro de los brazos en espiral de NGC 4319. En 1971 Halton Arp, quien compiló un importante catálogo de galaxias peculiares denominado “Catálogo Arp”, se preguntó si ésto sería simplemente una superposición fortuita, o más una evidencia de que la galaxia tipo cuásar se encuentra realmente dentro de NGC 4319. Halló apoyo para su idea en la estructura filamentosa que existe entre los dos objetos.

Si fuera así, entonces los corrimientos hacia el rojo no serían indicadores de distancia en todos los casos.

No es necesario decir que era una sugerencia radical que, si resultara correcta, haría tambalear algunos de los fundamentos de la cosmología actual. Generó una gran controversia sobre el significado de los corrimientos hacia el rojo y sobre si eran “cosmológicos”, es decir, debidos a la expansión del universo, en todos los casos. Por otro lado, Arp encontró numerosos ejemplos de cuásares cercanos a galaxias, aunque pocos tan impactantes como éste.

En la visión de la mayoría de los astrónomos, las yuxtaposiciones se deben simplemente al azar. Las conexiones filamentosas fueron siendo menos convincentes a medida que se fue disponiendo de mejores imágenes. John Bahcall y sus colaboradores realizaron una notable contribución cuando demostraron que NGC 4319 absorbe algo de la luz proveniente de Mrk 205, tal como sería de esperar si NGC 4319 estuviera proyectada enfrente de Mrk 205.

Con el tiempo, se encontraron muchos cuásares en galaxias que tenían exactamente su mismo desplazamiento al rojo, lo que proporcionó una fuerte evidencia de que los cuásares son un evento que ocurre en el núcleo de las galaxias.

Hoy en día, la controversia sobre el desplazamiento al rojo casi ha desaparecido de la vista. Solamente unos pocos astrónomos piensan todavía que existe evidencia razonable para corrimientos no cosmológicos (un resumen reciente sobre el caso ha sido publicado por Geoffrey Burbidge). Pero la amplia mayoría de los astrónomos piensa que la evidencia es abrumadora para la idea de que los desplazamientos al rojo muestran las distancias a los objetos en un universo en expansión.

http://heritage.stsci.edu/2002/23/supplemental.html