Los astrónomos detectan burbujas gigantes de rayos X que se expanden por encima y por debajo del plano galáctico

Un nuevo estudio del cielo en rayos X ha revelado una estructura previamente oculta en la galaxia Vía Láctea. Se han encontrado burbujas gigantes de radiación X del centro galáctico que se extienden a grandes distancias por encima y por debajo del plano galáctico.

Son tan enormes que envuelven las ya conocidas burbujas de radiación gamma de Fermi, pero, según un equipo de astrofísicos dirigido por Peter Predehl del Instituto Max Planck de Física Extraterrestre en Alemania, es probable que los dos fenómenos estén relacionados de alguna manera.

El halo de la Vía Láctea por encima y por debajo del plano galáctico es un lugar excelente para buscar evidencia de travesuras pasadas del centro galáctico. En comparación con el disco de la Vía Láctea, está relativamente vacío de material, por lo que cualquier actividad energética del centro galáctico podría detectarse como estructuras de choque y eyección en el medio interestelar.

Así interpretan los astrónomos las burbujas de Fermi. Descubiertas por el telescopio de rayos gamma Fermi en 2010, estas estructuras están llenas de gas caliente y campos magnéticos que emiten radiación gamma, expandiéndose desde el centro galáctico. Se extienden por nueve kiloparsecs (29.354 años luz) en cada dirección, para un tamaño total de 18 kiloparsecs.

Se cree que estas burbujas son evidencia de la actividad pasada de la región, aunque todavía no sabemos cuál podría ser esa actividad.

Las opciones incluyen actividad de explosión estelar, con una gran cantidad de estrellas naciendo, o una explosión para el supermasivo actualmente inactivo. calabozo en el centro galáctico, cuando estaba un poco más activo.

Este nuevo descubrimiento podría proporcionar un contexto que ayude a los científicos a interpretar el misterio de las burbujas de Fermi.

estrechamente erosionadoLas burbujas de Fermi (rojo) y las burbujas de eROSITA (cian). (Predehl et al., Nature, 2020)

Los resultados provienen de eROSITA, un telescopio de rayos X a bordo del observatorio espacial Spektr-RG. Lanzado en julio de 2019, su misión es realizar el estudio de todo el cielo más profundo en longitudes de onda de rayos X. Y, con su increíble sensibilidad, ha captado imágenes de estructuras que ningún otro instrumento ha podido distinguir con claridad.

Estas estructuras son enormes y se extienden 14 kiloparsecs (45.661 años luz) en cualquier dirección desde el centro galáctico. A ese tamaño, engullen por completo las burbujas de Fermi. Pero, aunque todavía no sabemos cuál es la causa exacta de las burbujas, Predehl y su equipo creen que fueron producidas por el mismo evento.

De particular interés en las observaciones fueron las estructuras fotografiadas por el predecesor de eROSITA, ROSAT. Aunque la menor resolución y sensibilidad de ROSAT significaba que estas estructuras solo eran parcialmente visibles, ya se habían hecho conexiones con las burbujas de Fermi. Esas conexiones solo se hicieron más claras con los datos de eROSITA.

“Las burbujas de Fermi y la emisión de rayos X a gran escala revelada por eROSITA muestran una notable similitud morfológica”, los investigadores escribieron en su artículo.

“Por lo tanto, sugerimos que las burbujas de Fermi y la estructura eROSITA están relacionadas físicamente, y nos referimos a esta última como ‘burbujas eROSITA’. Nuestro descubrimiento confirma el origen común sugerido anteriormente de los dos obj etos”.

fermi vs erositaFermi burbujas en violeta, eROSITA burbujas en amarillo. (Predehl et al., Nature, 2020)

Aunque pueden estar relacionados, existen algunas diferencias importantes entre las burbujas de Fermi y las burbujas eROSITA. Primero, las burbujas de Fermi tienen forma elíptica; las burbujas de eROSITA parecen casi esféricas.

En segundo lugar, las burbujas de eROSITA son mucho más grandes, comparables en tamaño al disco galáctico, dijeron los investigadores.

También observan dos estructuras prominentes en las burbujas eROSITA. Está el límite exterior de las burbujas de eROSITA, brillante en rayos X, lo que indica que el gas en el límite está más caliente que el gas que lo rodea. Eso es consistente con un frente de choque que se propaga a través del halo galáctico, asociado con un choque hacia adelante vinculado al inicio del evento energético que causó las burbujas.

La otra estructura es un límite entre las burbujas eROSITA y las burbujas de Fermi dentro de ellas. Esto, el equipo interpreta como una discontinuidad de contacto: el límite que separa el medio interestelar calentado por choque fuera de las burbujas de Fermi del flujo de salida con choque dentro de ellas.

Haber sido producido por el mismo evento puede ayudar a imponer restricciones a lo que produjo las burbujas de Fermi, ya que inflar las burbujas eROSITA requeriría mucha más energía. La actividad Starburst podría, por ejemplo, haber inflado las burbujas de eROSITA, pero las burbujas están justo en el límite de producción de energía de la actividad Starburst.

Por otro lado, están cómodamente dentro del rango de energía de un núcleo galáctico activo, un agujero negro supermasivo galáctico que está acumulando material activamente, produciendo poderosos retroalimentación salidas en forma de chorros y vientos. Y la actividad de supernova asociada con la formación de estrellas también podría producir suficiente energía.

De cualquier manera, el nuevo descubrimiento nos brinda nueva información interesante. Por ejemplo, se cree que las galaxias crecen mediante la recondensación del plasma de enfriamiento que se calentó durante el colapso materia oscura aureola. Las burbujas de eROSITA son una prueba directa de que el plasma se puede recalentar.

También tenemos un nuevo contexto para el Espuela polar norte, una burbuja de rayos X caliente y brillante en el cielo del norte. Este objeto ha sido difícil de descifrar, ya que es muy difícil saber qué tan lejos está.

Algunos astrónomos lo han asociado con supernovas y nacimientos estelares en un distancia relativamente corta. Otros pensaron que podría estar mucho más lejos, asociado con salidas desde el centro galáctico. Los resultados del equipo sugieren que puede estar asociado con las burbujas eROSITA.

Observar más detenidamente las gigantescas estructuras, no solo en rayos X, sino también con otros instrumentos, puede ayudarnos a encontrar respuestas a estas preguntas pendientes. Y, como suelen hacer las observaciones científicas, es de esperar que nos lleven a otras aún más profundas.

La investigación ha sido publicada en Naturaleza.

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