Es posible que los científicos finalmente hayan resuelto el misterio de los ORC cósmicos, o «círculos de radio extraños», como se los conoce oficialmente, que tienen 10 veces el ancho de la Vía Láctea y contienen galaxias enteras.
Un equipo de astrónomos dirigido por Alison Coyle, profesora de astronomía y astrofísica de la Universidad de California en San Diego, señaló que los vientos energéticos procedentes de las explosiones de estrellas en explosión, o supernovas, son la causa de las gigantescas capas de gas vistas por radio. ondas como ORC. La investigación fue dada a conocer el miércoles (8 de enero) en la 243ª reunión de la Sociedad Astronómica Estadounidense en Nueva Orleans.
Los ORC fueron detectados por primera vez por el Australian Square Kilometer Array Pathfinder (ASKAP) en 2019 y representan algo realmente desconcertante que los astrónomos nunca antes habían visto.
Coyle y su equipo utilizaron el espectrógrafo de campo integral en el Observatorio WM Keck en el volcán inactivo Maunakea de la isla de Hawaii para observar el anillo de radio ORC4 y encontraron gas altamente comprimido en su interior y estrellas de hasta 6 mil millones de años. Esto sugirió al equipo que estos círculos de radio pueden crearse cuando varias estrellas en la misma galaxia explotan simultáneamente.
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¿Los ORC cósmicos cuentan la historia de las estrellas desde la cuna hasta la tumba?
Cuando las estrellas masivas llegan al final de sus vidas y explotan en explosiones de supernova, grandes cantidades de material estelar son expulsadas a la galaxia circundante en forma de vientos energéticos.
Coyle y sus colegas creen que si ocurren suficientes supernovas en la misma región del espacio aproximadamente al mismo tiempo, estos vientos pueden ser impulsados a velocidades de hasta 4,5 millones de millas por hora, que es 5.000 veces más rápido que ser disparado con una pistola.
La pregunta es, ¿qué tipos de galaxias albergan muchas estrellas que explotan al mismo tiempo?
Esto puede suceder en galaxias que experimentan una intensa formación estelar, que los astrónomos llaman galaxias con «estallido estelar».
«Estas galaxias son realmente interesantes», dijo Coyle en un comunicado. «Ocurren cuando dos galaxias masivas chocan. La fusión empuja todo el gas hacia un área muy pequeña, lo que lleva a un intenso estallido de formación estelar».
Las estrellas masivas formadas en una lucha de rápida formación estelar provocada por fusiones queman su combustible para la fusión nuclear al mismo ritmo, estallando en explosiones de supernova y simultáneamente expulsando gas como un viento de salida.
Cuando estos vientos surgen de estas galaxias con estallidos estelares, golpean el gas que se mueve lentamente alrededor de la galaxia. Esta interacción crea una onda de choque que produce ORC, que pueden viajar cientos de miles de años luz. Para poner esto en contexto, la Vía Láctea tiene unos 98.000 años luz de ancho, y un año luz es la distancia que recorre la luz en un año, unos 6 billones de millas (9,7 billones de kilómetros).
Resolviendo el misterio de los ORC cósmicos
Antes del desarrollo de esta teoría del viento de supernova impulsada por galaxias con estallido estelar, los científicos sugirieron varios otros mecanismos de creación para explicar los ORC. Estos incluyen la fusión de dos agujeros negros y la creación de nebulosas planetarias durante explosiones de supernovas que señalan el final de la vida de una estrella.
El problema era que los ORC sólo se encontraban en ondas de radio y estos datos eran insuficientes para distinguir entre posibles modelos de formación.
Sospechando que los ORC podrían ser el resultado de las últimas etapas de las galaxias con estallido estelar que estaban investigando, Coyle y su equipo comenzaron a estudiar ORC 4, descubriendo el primer ejemplo de estos depósitos de radio visibles con un campo integral desde el hemisferio norte. Espectrógrafo del Observatorio WM Keck. Esto les reveló enormes cantidades de gas brillante y altamente comprimido.
Continuando con su trabajo de detective y utilizando datos de ondas de radio y observaciones de luz óptica, el equipo descubrió que las estrellas dentro de ORC 4 tienen aproximadamente 6 mil millones de años, lo que indica que se produjo un intenso estallido de formación estelar en el corazón de este anillo de radio. Hace aproximadamente mil millones de años.
Luego, el equipo recurrió a simulaciones por computadora desarrolladas por la coautora del estudio y especialista en vientos galácticos del Centro Harvard y Smithsonian de Astrofísica, Cassandra Lochas.
La simulación permitió al equipo observar el desarrollo de ORC 4 durante un período de 750 millones de años, un poco menos que su existencia estimada de mil millones de años.
Replicando el tamaño y las propiedades de ORC 4 y teniendo en cuenta la enorme cantidad de gas impactado en la galaxia en su corazón, la simulación mostró los vientos galácticos fluyendo hacia afuera durante unos 200 millones de años.
Incluso cuando estos vientos cesan, la onda de choque que lanzan continúa avanzando, expulsando gas caliente de la galaxia, creando un anillo de radio que la rodea y enfriando el gas cayendo de regreso a la galaxia.
«Se necesita una alta tasa de salida de masa para que esto funcione, lo que significa que expulsa una gran cantidad de material rápidamente. Y el gas circundante fuera de la galaxia tiene que ser menos denso; de lo contrario, el choque se detiene. Esos son dos factores importantes», Coyle dicho. «Resulta que las galaxias que estamos estudiando tienen altas tasas de salida de masa.
«Son raros, pero existen. Creo que esto indica que los ORC se originan a partir de algún tipo de flujo de vientos galácticos».
Revelar que ORC como ORC 4 son el resultado de flujos de vientos galácticos significa que estos sectores de radio pueden usarse como sustitutos para estudiar estos poderosos vientos y responder preguntas importantes sobre la evolución galáctica.
«Los ORC nos proporcionan una forma de ‘ver’ el viento a través de datos de radio y espectroscopia. Esto nos ayuda a determinar qué tan comunes son estos vientos galácticos extremos y cuál es el ciclo de vida del viento», dijo Coyle. «Pueden ayudarnos a aprender más sobre la evolución de las galaxias: ¿todas las galaxias masivas pasan por una fase ORC? ¿Las galaxias espirales se vuelven elípticas cuando ya no forman estrellas?
«Creo que podemos aprender sobre los ORC y aprender de los ORC».
Además de ser presentada en la reunión de la Sociedad Astronómica Estadounidense en Nueva Orleans, la investigación del equipo se detalla en la edición del 8 de enero de la revista Nature.