NGC4438 es una galaxia espiral perturbada ubicada en el cúmulo de Virgo, que ha sido objeto de numerosos estudios debido a sus características peculiares. Esta galaxia muestra signos evidentes de interacción con su entorno, incluyendo posibles colisiones con otras galaxias y efectos del medio intracúmulo. En este artículo, se presenta un análisis detallado de NGC4438, con especial énfasis en las corrientes de marea observadas y la evidencia de una colisión pasada con la galaxia elíptica M86. La información recopilada proviene de diversos estudios realizados en diferentes longitudes de onda, desde observaciones en radio hasta rayos X, proporcionando una visión integral de los procesos físicos que han moldeado esta galaxia.
Características Generales de NGC4438
NGC4438 es una galaxia espiral perturbada localizada en el cúmulo de Virgo, clasificada como una galaxia LINER (Región Nuclear de Líneas de Emisión de Baja Ionización). Las observaciones en diferentes longitudes de onda revelan una estructura compleja, con un núcleo activo y evidencias de perturbación tanto en su disco estelar como en su medio interestelar. La emisión de rayos X en NGC4438 se observa en tres regiones principales: una región nuclear de aproximadamente 700 pc, un bulbo esférico de 2.3 kpc, y una red de filamentos que se extienden entre 4 y 10 kpc hacia el oeste y suroeste de la galaxia. Estas características sugieren que NGC4438 ha experimentado interacciones significativas con su entorno, alterando su morfología y propiedades físicas originales.
Evidencias de la Colisión con M86
Uno de los hallazgos más significativos en el estudio de NGC4438 es la evidencia de una colisión pasada con la galaxia elíptica gigante M86. Observaciones profundas de Hα+[NII] realizadas por Kenney et al. (2008) revelaron un conjunto de filamentos que conectan claramente M86 con NGC4438, proporcionando evidencia directa de una interacción previamente no reconocida entre ambas galaxias. La espectroscopía de regiones seleccionadas muestra un gradiente de velocidad bastante suave entre M86 y NGC4438, consistente con el escenario de colisión.
Según Machacek et al. (2004), las propiedades de los rayos X del gas fuera de la región nuclear en NGC4438 y en NGC4435 favorecen una colisión de alta velocidad y descentrada entre estas galaxias ocurrida hace aproximadamente 100 millones de años. Esta colisión habría impartido energía significativa al medio interestelar de M86, probablemente calentando el gas e impidiendo que se enfríe para formar estrellas. Además, algunos filamentos Hα están asociados con la conocida cresta de emisión brillante de rayos X al noroeste del núcleo de M86, sugiriendo que la colisión es responsable de peculiaridades de M86 previamente atribuidas a otros efectos.
Corrientes de Marea en NGC4438
Las corrientes de marea son estructuras de material estelar, gas y polvo que se forman cuando las fuerzas gravitacionales de una galaxia cercana estiran y deforman otra galaxia durante un encuentro cercano o colisión. En el caso de NGC4438, varios estudios han identificado estructuras que pueden interpretarse como corrientes de marea resultantes de su interacción con M86 y posiblemente con otras galaxias del cúmulo de Virgo. Hota et al. (2007) detectaron una débil cola de HI hacia el norte de NGC4438, cerca de una cola estelar vista en observaciones ópticas profundas. Esta cola de HI tiene una extensión total de aproximadamente 50 kpc y una masa de 1.4×10^8 masas solares si se encuentra a la distancia de NGC4438. La velocidad de esta cola de HI es de aproximadamente -10 km/s, similar a la emisión de HI de IC 3355. Además, las observaciones de HI muestran una estructura alargada desplazada aproximadamente 4.1 kpc en el lado occidental de NGC4438, con un tamaño de aproximadamente 9.8 kpc y una masa de 1.8×10^8 masas solares. El campo de velocidad sugiere una rotación sistemática, indicando que esta estructura podría ser material arrancado del disco de NGC4438 durante la colisión.
Las observaciones de Herschel-SPIRE realizadas por Cortese et al. (2010) revelaron la presencia de polvo extra-planar hasta aproximadamente 4-5 kpc de distancia del disco de la galaxia. Este polvo sigue de cerca la distribución del hidrógeno atómico y molecular arrancado, apoyando la idea de que el gas y el polvo son perturbados de manera similar por el entorno del cúmulo. Interesantemente, el polvo extra-planar carece de un componente de temperatura cálida en comparación con el material aún presente en el disco, lo que explica por qué fue pasado por alto en investigaciones anteriores de infrarrojo lejano. Estas observaciones proporcionan evidencia adicional de que NGC4438 ha experimentado procesos de despojamiento de material debido a interacciones gravitacionales y posiblemente también a la presión de barrido del medio intracúmulo.
Núcleo Activo y Flujos de Salida
Las observaciones en diferentes longitudes de onda también han revelado la presencia de un núcleo activo en NGC4438 y flujos de salida asociados. Perez et al. (2009) realizaron imágenes y espectroscopía en infrarrojo cercano de la región nuclear de NGC4438, encontrando evidencia de que los choques (posiblemente impulsados por un jet de radio) contribuyen a una fracción importante de la excitación de [Fe II], mientras que el calentamiento por rayos X de un AGN central puede ser responsable de la excitación de H2. La cinemática estelar medida a partir de las líneas CO en infrarrojo cercano muestra un fuerte pico en la dispersión de velocidades de 178 km/s en los 0.5 arcsec centrales, lo que podría ser evidencia cinemática de un agujero negro central. Utilizando la relación M_bh-sigma estándar, los autores sugieren una masa de agujero negro central de log(M_bh/Msun) ~ 7.0. Machacek et al. (2004) observaron emisión de rayos X del núcleo y de dos burbujas de flujo de salida que se extienden 360(730) pc hacia el NO(SE) del núcleo. El espectro de la burbuja de flujo de salida NO más el núcleo se ajusta bien a un modelo de plasma MEKAL absorbido de 0.58 keV más una componente de ley de potencia fuertemente absorbida. La densidad de electrones, el tiempo de enfriamiento y la masa de gas de rayos X en el flujo de salida NO son ~0.5 cm^-3, 30 millones de años y 3.5×10^6 masas solares, respectivamente.
Las observaciones de radio de alta resolución realizadas por Hota et al. (2007) con el VLA muestran la presencia de un núcleo de radio con espectro invertido ubicado entre los lóbulos altamente asimétricos de emisión de radio. Esto demuestra que estos lóbulos surgen debido a un AGN en lugar de un estallido estelar nuclear compacto, confirmando la naturaleza activa del núcleo de NGC4438. Las observaciones de radio continuo de baja frecuencia realizadas con el GMRT detectan la emisión extendida en el lado occidental de la galaxia, cuyo índice espectral es más plano a frecuencias más altas y sugiere que es una mezcla de emisión térmica y no térmica.
Implicaciones para la Evolución Galáctica
El estudio de NGC4438 y su interacción con M86 tiene importantes implicaciones para nuestra comprensión de la evolución galáctica en entornos densos como los cúmulos de galaxias. La colisión entre NGC4438 y M86 representa uno de los ejemplos más cercanos de una colisión reciente de alta velocidad entre una gran espiral y una gran elíptica. Este sistema proporciona un laboratorio único para estudiar cómo las interacciones gravitacionales contribuyen al calentamiento del medio interestelar en galaxias elípticas, y cómo las colisiones en cúmulos transforman las galaxias. Las observaciones de Herschel-SPIRE realizadas por Cortese et al. (2010) ilustran el potencial de los datos de Herschel para nuestra comprensión de los efectos ambientales en la evolución galáctica, particularmente en lo que respecta al despojamiento de polvo en cúmulos de galaxias. Además, la presencia de un núcleo activo en NGC4438 plantea preguntas sobre el papel de las interacciones galácticas en la activación y alimentación de agujeros negros supermasivos.
Es importante destacar que NGC4438 ha sido afectada no solo por la colisión con M86, sino también potencialmente por la presión de barrido del medio intracúmulo y posibles interacciones con otras galaxias del cúmulo de Virgo. La combinación de estos procesos ha dado forma a la morfología y propiedades actuales de NGC4438, convirtiéndola en un ejemplo fascinante de cómo el entorno puede influir dramáticamente en la evolución de las galaxias. Futuros estudios con instrumentos de mayor sensibilidad y resolución podrían revelar detalles adicionales sobre la historia de interacción de NGC4438 y proporcionar nuevas perspectivas sobre los procesos físicos involucrados en las interacciones galácticas en entornos de cúmulos.
Conclusiones
En este artículo, hemos presentado un análisis detallado de la galaxia NGC4438 en el cúmulo de Virgo, centrándonos en las corrientes de marea observadas y la evidencia de una colisión pasada con la galaxia elíptica M86. Las observaciones en múltiples longitudes de onda, desde radio hasta rayos X, revelan una galaxia altamente perturbada con estructuras complejas que son el resultado de interacciones gravitacionales y posiblemente también de la presión de barrido del medio intracúmulo. La evidencia más convincente de una colisión entre NGC4438 y M86 proviene de los filamentos Hα que conectan ambas galaxias, así como del gradiente de velocidad suave observado entre ellas. Esta colisión, que ocurrió hace aproximadamente 100 millones de años, ha tenido un impacto significativo en ambas galaxias, alterando su morfología y propiedades físicas. Las corrientes de marea observadas en NGC4438, incluyendo la cola de HI hacia el norte, la estructura alargada de HI en el lado occidental, y el polvo extra-planar, son testimonios de la violenta historia de interacción de esta galaxia. Además, la presencia de un núcleo activo y flujos de salida asociados añade otra dimensión a la complejidad de NGC4438.
El estudio de sistemas como NGC4438 y M86 es fundamental para nuestra comprensión de cómo las interacciones galácticas moldean la evolución de las galaxias en entornos densos como los cúmulos. A medida que los instrumentos astronómicos continúan mejorando en sensibilidad y resolución, podemos esperar descubrir detalles aún más fascinantes sobre la historia de interacción de NGC4438 y otras galaxias similares, proporcionando nuevas perspectivas sobre los procesos físicos que gobiernan la evolución galáctica en el universo.