Los astrónomos pueden haber resuelto el misterio de las burbujas que dominan la Vía Láctea: ScienceAlert

Cuando el telescopio espacial de rayos gamma Fermi entró en la órbita terrestre baja en 2008, nos abrió los ojos a un universo completamente nuevo de radiación de alta energía.

Uno de sus descubrimientos más curiosos fue el Burbujas Fermi: puntos gigantes y simétricos que se extienden por encima y por debajo del plano galáctico, 25.000 años luz a ambos lados del centro de la Vía Láctea, brillando en luz gamma: la longitud de onda energética más baja se extiende más arriba en el espectro electromagnético.

Luego, en 2020, un telescopio de rayos X llamado eROSITA encontró otra sorpresa: burbujas más grandes abarcando 45.000 años luz a ambos lados del plano galáctico, esta vez emitiendo rayos X menos energéticos.

Desde entonces, los científicos han concluido que ambos conjuntos de burbujas son probablemente el resultado de algún tipo de explosión o explosiones del centro galáctico y el supermasivo. agujero negro la brida Sin embargo, el mecanismo que produce los rayos gamma y X ha sido un poco más difícil de precisar.

Ahora, utilizando simulaciones, el físico Yutaka Fujita de la Universidad Metropolitana de Tokio en Japón ha encontrado una explicación única que da cuenta de los dos conjuntos de burbujas en de una sola vez.

Descubrió que la emisión de rayos X es el producto de un viento poderoso y rápido que golpea a través del delgado espacio interestelar lleno de gas, produciendo una onda de choque que reverbera a través del plasma, lo que hace que tenga este brillo energético.

El agujero negro supermasivo que alimenta el corazón de la Vía Láctea – Sagitario A* – es bastante silencioso en la medida en que agujeros negros va. Su actividad de alimentación es mínima; se clasifica como «quiescente». No siempre ha sido así. Y un agujero negro activo puede tener todo tipo de efectos en el espacio que lo rodea.

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A medida que la materia cae hacia el agujero negro, se calienta y brilla con luz. Parte del material se canaliza a lo largo de las líneas del campo magnético fuera del agujero negro, que actúa como un sincrotrón para acelerar las partículas a velocidades cercanas a la de la luz. Estos se lanzan como poderosos chorros de plasma ionizado desde los polos del agujero negro, disparados hacia el espacio para millones de años luz.

Además, hay vientos cósmicos: corrientes de partículas cargadas que son azotado por la materia orbitando el agujero negro que luego explota en el espacio.

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Si bien Sagitario A* puede estar tranquilo ahora, ese no siempre ha sido necesariamente el caso. Fíjate bien y podrás encontrar reliquias de actividades pasadas, como Fermi Bubbles, acechando en el espacio alrededor del plano galáctico. Al estudiar estas reliquias, podemos entender cuándo y cómo tuvo lugar esta actividad.

La incursión de Fujita en las burbujas de Fermi se basa en datos del ahora retirado Suzaku Satélite de rayos X, operado conjuntamente por la NASA y la Agencia Espacial Japonesa (JAXA). Tomó las observaciones de Suzaku de las estructuras de rayos X asociadas con las burbujas y ejecutó simulaciones numéricas para tratar de reproducirlas en función de los procesos de alimentación de agujeros negros.

Diagrama que muestra las estructuras que rodean las burbujas de Fermi. (Y. Fujita, MNRAS2022)

«Demostramos que se puede usar una combinación de perfiles de densidad, temperatura y edad de choque del gas de rayos X para distinguir los mecanismos de inyección de energía». escribe en su diario.

«Al comparar los resultados de las simulaciones numéricas con las observaciones, indicamos que las burbujas fueron creadas por un viento rápido proveniente del centro galáctico porque genera un fuerte choque inverso y reproduce el pico de temperatura observado allí».

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Descubrió que el escenario más probable es el viento de un agujero negro que sopla a una velocidad de 1.000 kilómetros por segundo (621 millas) de un evento de alimentación pasado que se midió hace más de 10 millones de años y terminó recientemente. A medida que el viento sopla hacia afuera, las partículas cargadas chocan con el medio interestelar, produciendo una onda de choque que rebota hacia la burbuja. Estas ondas de choque inversas calientan el material dentro de las burbujas y hacen que brille.

Las simulaciones numéricas desarrolladas por Fujita reprodujeron con precisión el perfil de temperatura de la estructura de rayos X.

También investigó la posibilidad de una sola erupción explosiva desde el centro galáctico y no pudo reproducir las burbujas de Fermi. Esto sugiere que un viento lento y constante del centro galáctico fue el ancestro más probable de las estructuras misteriosas. Y el poder del viento solo puede atribuirse a Sagitario A*, no a la formación de estrellas, otro fenómeno que produce vientos cósmicos.

«De este modo,» escribe en su diario«El viento puede ser lo mismo que las salidas de núcleos galácticos activos que se ven a menudo en otras galaxias y se cree que regulan el crecimiento de las galaxias y sus agujeros negros centrales».

El documento fue publicado en el Avisos mensuales de la Royal Astronomical Society.

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