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Las misteriosas burbujas en el centro de la Vía Láctea

La Vía Láctea se curva sobre el telescopio MeerKAT en Sudáfrica. Crédito: SARAO

Farhad Yusef-Zadeh estaba observando el centro de la Vía Láctea en ondas de radio, buscando la presencia de estrellas tenues, cuando lo vio: una estructura delgada que emitía sus propias emisiones de radio. La característica de filamento era probablemente un fallo en el telescopio, o algo que nublaba el campo de visión, decidió. No debería estar aquí, pensó, y lo sacó de sus datos.

Pero el filamento misterioso siguió apareciendo, y pronto Yusef-Zadeh encontró otros. Lo que el astrónomo había confundido con una imperfección resultó ser toda una población de estructuras cósmicas en el corazón de la galaxia.

Más de 100 filamentos han sido detectados desde el primer descubrimiento de Yusef-Zadeh a principios de la década de 1980. Los astrónomos no pueden explicarlos completamente, pero les han dado etiquetas familiares, nombrándolos según las cosas terrenales a las que se asemejan: el pelícano, el ratón, la serpiente. La colección de filamentos está agrupada alrededor del agujero negro supermasivo en el centro de nuestra galaxia. “No se han encontrado en ningún otro lugar”, dice Yusef-Zadeh, profesor de física y astronomía de la Northwestern University.

Sus orígenes también fueron un misterio hasta ahora.

Nuevas observaciones del centro galáctico han revelado un par de burbujas gigantescas en el centro de la Vía Láctea que emiten emisiones de radio, según una investigación reciente publicada en Nature. Las burbujas se extienden hacia afuera desde el agujero negro y se extienden hacia el espacio en direcciones opuestas. Los lóbulos ondulados se asemejan a las dos mitades de un reloj de arena, con el agujero negro anidado en la cintura. Y los filamentos que Yusef-Zadeh descubrió todos esos años atrás están encerrados dentro.

Estas burbujas son grandes. De arriba a abajo, el reloj de arena cósmico mide 1.400 años-luz, una distancia que, si se convierte en millas, comprende un número vertiginoso de ceros; un año-luz -la distancia que la luz cubre en un año terrestre- es de unos 6 trillones de millas. El agujero negro, en comparación, es un pinchazo de luz.

SARAO / OXFORD

El descubrimiento sugiere que los filamentos sinuosos surgieron como parte de una estructura más grande. “Durante mucho tiempo hemos pensado que este era el caso, pero no hemos sido capaces de visualizar la prueba”, dice Cornelia Lang, una astrónoma de la Universidad de Iowa que estudia estos filamentos y que no estaba involucrada en la investigación de la burbuja.

Las nuevas observaciones provienen del telescopio MeerKAT en Sudáfrica, un conjunto de docenas de platos que trabajan juntos para generar un gran campo de visión. La instalación, que comenzó a funcionar el año pasado, está ubicada en uno de los mejores lugares del planeta para estudiar el corazón de la Vía Láctea; el centro galáctico pasa justo por encima y permanece observable durante horas.

Pero no es un tiro directo. Nuestro sistema solar reside cerca de una de las espirales brillantes de la Vía Láctea, y hay cerca de 25.000 años luz de gas, polvo y otra materia cósmica sentada entre nosotros y el centro galáctico. Para observar ese lugar lejano, los astrónomos deben observar en formas de radiación electromagnética distintas a la luz visible, como radiación. “Tenemos que juntar una imagen del centro de la galaxia usando longitudes de onda que no son del tipo que nuestro ojo ve”, dice Lang.

Los astrónomos detrás del descubrimiento de la burbuja buscaron un tipo específico de emisión de radio generada en regiones turbulentas del espacio, donde los electrones se mueven a una velocidad cercana a la de la luz y rebotan alrededor de los campos magnéticos. A medida que las partículas cargadas se acercan, emiten ondas de radio que pueden iluminar las estructuras cósmicas en la vecindad. Al capturar esta radiación, los astrónomos han iluminado los contornos de los bulbos y las estructuras que contienen.

Las burbujas parecen una delicada obra de arte interestelar cuidadosamente hilada. Pero son las secuelas de un cataclismo cósmico violento que se desarrolló hace millones de años.

“Algo sucedió, en un período muy corto de tiempo, hace unos pocos millones de años en el centro de la galaxia”, dice Fernando Camilo, jefe científico del Observatorio Sudafricano de Radioastronomía y uno de los miembros del equipo internacional responsable del descubrimiento.

Camilo y otros astrónomos están considerando un par de explicaciones. Una ráfaga de estrellas moribundas en el centro de la galaxia podría haber infundido al medio con enormes cantidades de energía a medida que explotaban. O podría ser que el agujero negro experimentara un brote, como se sabe que han hecho los agujeros negros alrededor del universo. A veces, los agujeros negros consumen material estelar cercano tan rápidamente que terminan regurgitando parte de él. El resultado son dos chorros luminosos de radiación que pueden eclipsar a galaxias enteras. Nuestro agujero negro supermasivo está en un capítulo tranquilo de su vida, pero los astrónomos sospechan que ha experimentado previamente esta fase activa.

Sea lo que sea que haya sucedido, fue lo suficientemente poderoso como para crear un estallido de energía que, como lo expresaron los investigadores, literalmente perforó a través del medio interestelar. “A medida que atraviesa el medio, está barriendo el material del medio con él”, dice Yusef-Zadeh, uno de los miembros del equipo. “Eventualmente, llega a un punto en el que se estanca”.

La antigua explosión infló las burbujas y, al expandirse, excitó los electrones que, junto con los campos magnéticos cercanos, producen emisiones de radio que podemos detectar desde aquí. “Este es el mapa de radio más exquisito del centro galáctico que jamás se haya publicado”, dice Grant Tremblay, astrofísico del Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, que no participó en el trabajo.

El corazón de la galaxia es el hogar de otras burbujas, registradas en otras longitudes de onda. Las burbujas de Fermi, llamadas así por el científico del siglo XX que estudió física de alta energía, son aún más grandes y se extienden unos 25.000 años-luz por encima y por debajo del centro galáctico. Los astrónomos los descubrieron hace casi una década con un telescopio espacial diseñado para detectar rayos gamma. Y todavía están tratando de entenderlos. Camilo especula que quizás las burbujas de Fermi podrían ser el vertedero de eones de muchas explosiones cósmicas, una versión más grande y antigua de las burbujas emisoras de radio que su equipo encontró.

Puede haber más burbujas, más misterios en forma de pelícano, acechando en esta vista panorámica del centro de la galaxia. A medida que los telescopios recolectan más datos -si hay nuevas y más avanzadas instalaciones en línea-, el cuadro se volverá más nítido. Y los astrónomos deberían estar preparados para encontrar algo tan extraño que se sientan tentados a echarlos de los datos. “Recuerdo vívidamente que pasé bastante tiempo para deshacerme de cosas que realmente no habría hecho si hubiera sabido que estas estructuras existían”, dice Yusef-Zadeh. “Fue tan raro”.

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