Los astrónomos creen conocer por fin el origen de los enormes «anillos de humo cósmicos».

Los astrónomos creen conocer por fin el origen de los enormes "anillos de humo cósmicos".

Los extraños círculos de radio como el ORC 1 que se muestra arriba son lo suficientemente grandes como para contener galaxias en sus centros y alcanzar cientos de miles de años luz de diámetro.
expandir / Los extraños círculos de radio son lo suficientemente grandes como para contener galaxias en sus centros y alcanzar cientos de miles de años luz de diámetro.

Jayanne Inglés / Universidad de Manitoba

El descubrimiento de las llamadas «zonas de radio extrañas» hace varios años tiene a los astrónomos luchando por encontrar una explicación para estas enormes regiones de ondas de radio que tienen galaxias en sus centros. Los científicos de la Universidad de California en San Diego creen haber encontrado la respuesta: vientos galácticos que explotan de las estrellas en las galaxias llamadas «starburst». Describen sus hallazgos en un nuevo artículo publicado en la revista Nature.

«Estas galaxias son realmente interesantes», dijo Alison Coyle de la Universidad de California en San Diego. «Ocurren cuando dos galaxias masivas chocan. La fusión empuja todo el gas hacia un área muy pequeña, lo que provoca un violento estallido de formación estelar. Las estrellas masivas se queman rápidamente y, cuando mueren, expulsan su gas en forma de viento.

Como se informó anteriormente, el descubrimiento proviene del proyecto Mapa Evolutivo del Universo (EMU), cuyo objetivo es realizar un censo de fuentes de radio en el cielo. Hace varios años, Ray Norris, astrónomo de la Universidad de Western Sydney y del CSIRO de Australia, predijo que el proyecto EMU haría descubrimientos inesperados. Los llamó «WTF». Anna Kapinska, astrónoma del Observatorio Nacional de Radioastronomía (NRAO), estaba examinando datos de radioastronomía recopilados por el telescopio Australian Square Kilometer Array Pathfinder (ASKAP) de CSIRO cuando notó varias formas extrañas que no se parecían a ningún objeto conocido. . Siguiendo la nomenclatura de Norris, los etiquetó como WTF lo más posible. Uno de ellos era una imagen de un círculo fantasmal de emisión de radio «colgando en el espacio como un anillo de humo cósmico».

Otros miembros del equipo pronto encontraron dos extrañas manchas redondas, a las que llamaron «círculos de radio extraños» (ORC). Se identificó un cuarto ORC en datos de archivo del radiotelescopio gigante Metrewave de la India, y un quinto se descubrió en 2021 en datos nuevos de ASKAP. Hay muchas otras cosas que podrían ser ORC. En base a esto, el equipo estimó que podría haber 1.000 ORC en total.

En el caso de norris y otros. Inicialmente se pensó que eran solo artefactos de imágenes, pero los datos de otros radiotelescopios confirmaron que las manchas eran una nueva clase de objeto astronómico. No son visibles en los telescopios ópticos estándar ni en los telescopios infrarrojos y de rayos X, sólo en el espectro de radio. Los astrónomos sospechan que las emisiones de radio se deben a nubes de electrones. Pero eso no explica por qué los ORC no aparecen en otras longitudes de onda. Todos los ORC confirmados hasta ahora tienen una galaxia en el centro, lo que sugiere que este puede ser un factor relevante en cómo se forman. Y son enormes, miden casi un millón de años luz de diámetro, más grandes que nuestra propia Vía Láctea.

En cuanto a las erupciones que llevaron a la formación de ORC, los nuevos datos reportados en 2022 son suficientes para descartar todas las posibilidades excepto tres. La primera es que los ORC son el resultado de una onda de choque procedente del centro de la galaxia, posiblemente provocada por la fusión de dos agujeros negros supermasivos. Alternativamente, pueden ser el resultado de chorros de radio que arrojan partículas desde núcleos galácticos activos. Finalmente, los ORC pueden ser capas formadas a partir de explosiones estelares («choque de terminación»), que producen una onda de choque esférica cuando el gas caliente brota del centro galáctico.

Simulación de vientos impulsados ​​por explosiones estelares en tres períodos diferentes a partir de 181 millones de años.  La mitad superior de cada figura muestra la temperatura del gas, mientras que la mitad inferior muestra la velocidad radial.
expandir / Simulación de vientos impulsados ​​por explosiones estelares en tres períodos distintos a partir de 181 millones de años. La mitad superior de cada figura muestra la temperatura del gas, mientras que la mitad inferior muestra la velocidad radial.

Cassandra Lochas / Instituto de Ciencias del Telescopio Espacial

Bobina y col. Intrigado por el descubrimiento de los ORC. Estaba estudiando galaxias con estallido estelar, que se destacan por su alta tasa de formación de estrellas, lo que las hace aparecer de un azul brillante. El equipo pensó que las fases posteriores de esas galaxias con brotes estelares podrían explicar el origen de los ORC, pero necesitaban más que datos de radio para demostrarlo. Entonces, el equipo utilizó el espectrógrafo de campo integral en el Observatorio WM Keck en Hawaii para observar más de cerca ORC 4, el primer anillo de radio observado desde el hemisferio norte. Reveló una cantidad mucho mayor de gas comprimido, brillante y caliente que la observada en una galaxia promedio. Datos adicionales de imágenes ópticas e infrarrojas revelaron que las estrellas de la galaxia ORC 4 tienen aproximadamente 6 mil millones de años. La formación de nuevas estrellas parece haber terminado hace unos miles de millones de años.

El siguiente paso fue ejecutar simulaciones por computadora del extraño círculo de radio que abarca un período de 750 millones de años. Esas simulaciones mostraron un período inicial de 200 millones de años con poderosos vientos galácticos, seguido de una onda de choque que expulsó gas tan caliente de la galaxia que creó un anillo de radio. Mientras tanto, la onda de choque inversa empujó el gas más frío de regreso a la galaxia central.

«Para que esto funcione, se necesita una alta tasa de eyección de masa, lo que significa que se expulsa una gran cantidad de material muy rápidamente. Y el gas circundante fuera de la galaxia debe ser menos denso, de lo contrario el choque cesaría. Estos son dos factores importantes”, dijo Coyle. «Resulta que las galaxias que hemos estado estudiando tienen altas tasas de salida de masa. Son raras, pero existen. Creo que esto indica que los ORC se originaron a partir de algún tipo de salida de vientos galácticos. Es posible «ver» esos serpentea a través de datos de radio y espectrometría. Espera que los ORC ayuden a los astrónomos a comprender más sobre

DOI: Naturaleza, 2024. 10.1038/s41586-023-06752-8 (Acerca de los DOI).

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