NGC 5204

NCG 5204 es una galaxia espiral de Magallanes ubicada a unos 14,5 millones de años luz de la Tierra ^{[nota 1]} en la constelación de la Osa Mayor y es miembro del Grupo M101 de galaxias. ^{[4] [5]} Tiene una clasificación morfológica de galaxia SA(s)m y es altamente irregular, con solo la mínima indicación de cualquier estructura de brazo espiral. ^[3] La característica más prominente de la galaxia es una fuente de rayos X extremadamente poderosa designada NGC 5204 X-1. Esto ha resultado en que la galaxia sea el objetivo de varios estudios debido a la fuerza de la fuente y su relativa proximidad a la Tierra. ^{[6] [ aclaración necesaria ]}

Con un diámetro de aproximadamente 6.000 parsecs (19.000 años luz ) a lo largo de su eje mayor, NGC 5204 es intermedia entre las galaxias enanas más pequeñas y las galaxias espirales más grandes y prominentes como Andrómeda . Si bien la organización general de la galaxia es irregular, hay una estructura de brazo espiral algo indistinta en un extremo del disco principal. La presencia de esta característica ha dado lugar a que se la clasifique como de tipo SA(s)m, también conocida como espiral de Magallanes , en honor a la Gran Nube de Magallanes (LMC), el ejemplo más conocido de este raro tipo de galaxia. ^[5] Aunque su diámetro es menor que la LMC, NGC 5204 tiene una distribución de estrellas mucho más difusa y su masa de alrededor de 8 x 10 ⁸  M _☉ es solo alrededor del 10% de la LMC o el 0,1% de la Vía Láctea . Su luminosidad es de aproximadamente 6 x 10 ⁸  L _☉ . ^[7]

Como la mayoría de las galaxias irregulares, NGC 5204 es relativamente rica en gas y polvo, aunque carece de nebulosas prominentes o amplias áreas de formación estelar vigorosa . A pesar de su distribución relativamente difusa de estrellas, la galaxia tiene varios cúmulos de estrellas jóvenes y calientes que se cree que son la ubicación de la mayoría de las once fuentes de rayos X conocidas. ^{[1] [2]} La galaxia también parece tener un componente de materia oscura más grande de lo normal , ya que la masa estimada de su porción visible no explica adecuadamente la curva de rotación observada de las estrellas individuales, incluso muy cerca de su centro. Aunque la mayoría de las galaxias espirales exhiben una discrepancia en la curva de rotación, esto normalmente no se hace evidente hasta mucho más lejos del núcleo. ^[5]

Hasta la fecha no se han observado supernovas en la galaxia, aunque se han identificado tres remanentes de supernova . Un artículo de 1997 estimó que la galaxia probablemente tenga alrededor de una supernova cada 2000 años. ^[7]

NGC 5204 generalmente se ha clasificado como miembro del grupo de galaxias M101 , pero no se sabe que tenga compañeros cercanos. ^[5]

La característica más notable de la galaxia es una fuente de rayos X ultraluminosos (ULX) muy potente descubierta a principios de la década de 1980 por el Observatorio Einstein y designada NGC 5204 X-1. Está ubicada a 13 ^h 29 ^m 38,62 ^s +58° 25′ 05,6″ y tiene una luminosidad de alrededor de 5,2 x 10 ³⁹ erg /s (5,2 x 10 ³² Watts). Si bien esto es demasiado poderoso para ser generado por el disco de acreción de un agujero negro de masa estelar , la ubicación de la fuente a un desplazamiento de alrededor de 15 segundos de arco desde el centro de la galaxia también significa que no puede ser alimentada por un núcleo galáctico activo . Desde su descubrimiento, NGC 5204 X-1 ha sido el objetivo de varios estudios para tratar de determinar el mecanismo preciso que es responsable de generar este y otros ULX conocidos. Los estudios más recientes han permitido aprovechar las capacidades de alta resolución del Observatorio de rayos X Chandra para estudiar la fuente en detalle y descartar firmemente la posibilidad de que su inusual luminosidad sea el resultado de varias fuentes más débiles, pero muy próximas entre sí. ^{[1] [6] [8]}

La teoría más común para el progenitor de NGC 5204 X-1 es la de un agujero negro de masa intermedia , con una masa de aproximadamente 100-100.000  M☉ _, con una estrella compañera gigante que está perdiendo masa ante el agujero negro, similar a otros sistemas binarios de rayos X , pero a una escala mucho mayor. Esta teoría está respaldada por el hecho de que el límite de Eddington para una fuente de esta magnitud significa que la masa del objeto generador no puede ser inferior a 25  M☉ _. La intensidad observada de la fuente ha variado hasta en un 50% en un lapso de 10 años, lo que también es coherente con una fuente de rayos X de disco de acreción. ^{[1] [6] [8]}

En 2001 se descubrió una contraparte óptica de NGC 5204 X-1 utilizando los datos de rayos X de Chandra y una serie de observaciones en el espectro visible del telescopio espacial Hubble . Con una magnitud aparente de 19,7 a pesar de una distancia de más de 14 millones de años luz, lo que corresponde a una magnitud absoluta de -8,7, es muy probable que se trate de una gran estrella supergigante de tipo B o de tipo O. Un estudio de 2003 que realizó un análisis espectral detallado de la fuente óptica determinó que su temperatura superficial es muy probablemente inferior a 25.000 K. De ser exacto, esto sugeriría que la contraparte es una supergigante de tipo B0 con una masa de aproximadamente 25  M _☉ y un radio de aproximadamente 30  R _☉ , similar a Deneb . ^{[1] [8]}

Tanto la fuente de rayos X como su contraparte óptica se encuentran cerca del centro de un enorme vacío en el medio interestelar circundante de más de 150 parsecs (490 años luz) de ancho. Esto es probablemente el resultado del viento solar extremadamente potente que generan las estrellas de esta luminosidad. ^{[6] [8]}

El descubrimiento de esta estrella masiva también puso en duda la teoría predominante de que la ULX es generada por un disco de acreción de un agujero negro. Un cálculo de las órbitas de un sistema binario con los componentes detallados anteriormente sugiere un período orbital de 200 a 300 horas, dependiendo de las masas exactas involucradas. Sin embargo, un estudio de 2006 no encontró evidencia de ninguna variación periódica en la luminosidad de la fuente de rayos X, aunque la fuerza varía aleatoriamente en escalas de tiempo de unos pocos días. Como resultado, el estudio propuso una teoría alternativa de que la fuente de rayos X es generada por la corona de la supergigante , que sería capaz de generar una fuente de rayos X muy potente debido a la luminosidad extrema de la estrella madre. También se sabe que las estrellas supergigantes experimentan grandes variaciones en la luminosidad más o menos al azar, lo que calentaría la corona en diversos grados y explicaría los cambios observados en la fuerza de emisión de rayos X. ^{[6] [9]}

Sin embargo, no se sabe cuál de estas teorías, si es que alguna, es correcta, y la fuente real de esta y otras fuentes de rayos X ultraluminosos sigue siendo desconocida.

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