Hay cientos de filamentos misteriosos en el centro de la Vía Láctea

Hace varios millones de años, el núcleo de nuestra galaxia experimentó un poderoso evento. Explotó una enorme burbuja bilobulada que atravesó el medio interestelar en dos direcciones. Fuera lo que fuera, liberó enormes cantidades de energía desde el agujero negro supermasivo central, Sagitario A* (Sgr A* para abreviar).

Estas burbujas contienen filamentos verticales unidimensionales extraños y delgados que emiten señales de radio propias. En 1984, el astrónomo Farhad Yusef-Zadeh de la Universidad Northwestern y sus colaboradores fueron los primeros en observar estos rastros tenues. Ahora, saben de más de mil de ellos. Emiten ondas de radio en la porción de microondas del espectro electromagnético.

Recientemente, el equipo encontró una población más pequeña de filamentos cerca de Sgr A*. Sin embargo, estos no son verticales. En cambio, se encuentran a lo largo del plano galáctico y se irradian como los rayos de una rueda. "Fue una sorpresa encontrar de repente una nueva población de estructuras que parecen apuntar en la dirección del agujero negro", dijo Yusef-Zadeh. "Siempre hemos estado pensando en los filamentos verticales y su origen. Estoy acostumbrado a que sean verticales. Nunca pensé que podría haber otros a lo largo del plano".

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Él y el equipo quedaron atónitos cuando vieron estas estructuras estiradas radialmente. "Tuvimos que trabajar mucho para establecer que no nos estábamos engañando a nosotros mismos", dijo. "Y descubrimos que estos filamentos no son aleatorios, sino que parecen estar vinculados al flujo de salida de nuestro agujero negro. Al estudiarlos, podríamos aprender más sobre el giro del agujero negro y la orientación del disco de acreción. Es satisfactorio cuando uno encuentra orden en un medio de un campo caótico del núcleo de nuestra galaxia".

Yusef-Zadeh señaló que claramente algo ocurrió en el núcleo para crear los filamentos radiales cortos. "Creemos que deben haberse originado con algún tipo de salida de una actividad que ocurrió hace unos millones de años", dijo. "Parece ser el resultado de una interacción de ese material saliente con objetos cercanos".

Al igual que otros agujeros negros supermasivos, se sabe que Sgr A* traga material ocasionalmente. Luego, "eructa" una explosión energética y altamente magnetizada de energía y plasma. Esa parece la explicación más probable para la aparición de burbujas y filamentos. Es posible que un chorro de este tipo chocara con nubes de gas y polvo en las inmediaciones. Podría haber dado lugar a estructuras magnéticas retorcidas que forman los filamentos.

Otra idea es que el gas molecular se estiró por la expansión del material cerca del núcleo. Eso de alguna manera crea los filamentos radiales. Tal acción también explicaría la apariencia torcida del complejo Sgr E. Se encuentra a un lado del agujero negro en la intersección de la zona molecular central y una amplia franja central de polvo. Finalmente, también es posible que el potencial gravitatorio de la barra central de nuestra galaxia esté tirando de la nube Sgr E. Eso podría desempeñar un papel en la formación de esos filamentos.

Los verticales plantean un reto diferente de entender. Se elevan hasta 150 años luz sobre el plano de la galaxia. Yusef-Zadeh y su equipo sugieren un par de ideas para su existencia. El primero es la presión de los rayos cósmicos que obliga a los filamentos a adoptar una orientación vertical. Esa presión es la secuela del evento explosivo hace unos millones de años que creó las burbujas.

Algunas verticales podrían ser el resultado de la interacción de un viento a gran escala en la región y obstáculos incrustados dentro del flujo. Esa combinación crea filamentos al envolver el campo magnético del viento alrededor de los obstáculos. Claramente, hay mucho trabajo de observación y análisis por hacer para comprender realmente qué está sucediendo para crear ambos conjuntos de filamentos.

Es probable que sus orígenes expliquen las orientaciones y características radicalmente diferentes de cada población de filamentos. Los filamentos verticales son perpendiculares al plano de la galaxia y se extienden hasta alrededor de 150 años luz de largo, mientras que los horizontales son paralelos al plano y tienen solo entre 5 y 10 años luz de largo. Las horizontales apuntan radialmente hacia el centro de la galaxia donde se encuentra Sgr A*. Los verticales son magnéticos y relativistas (lo que significa que sus partículas se mueven cerca de la velocidad de la luz). Los filamentos horizontales parecen emitir radiación térmica (cálida) y parecen estar acelerando el material calentado en una nube molecular. Solo se han visto unos pocos cientos de estos filamentos horizontales hasta ahora.

Los filamentos verticales aparecen alrededor del núcleo de la galaxia mientras que los horizontales se extienden hacia un solo lado. Según Yusef-Zadeh, las salidas radiales son algo asimétricas. Eso puede dar algunas pistas sobre la propia región del agujero negro. "Una de las implicaciones más importantes del flujo de salida radial que hemos detectado es la orientación del disco de acreción y el flujo de salida impulsado por chorro de Sagitario A* a lo largo del plano galáctico", dijo.

Mientras que los filamentos radiales que encontraron Yusef-Zadeh y su equipo son un descubrimiento más reciente, los verticales son viejos amigos. Hay casi un millar de ellos agrupados en parejas y grupos. Yusef-Zadeh dice que tienen unos 6 millones de años.

Ha estado estudiando estructuras extrañas en el núcleo galáctico durante décadas. En 1984, trabajó con los astrónomos Mark Morris y Don Chance para hacer un mapa de radio Very Large Array del centro galáctico en la banda de longitud de onda de 20 cm cuando encontraron por primera vez las estructuras verticales. Las emisiones que detectaron procedían de gases emitidos de forma no térmica (es decir, fríos) dispuestos a lo largo de estructuras magnéticas.

Más tarde, en 2019, Yusef-Zadeh formó parte de un equipo dirigido por el astrónomo Ian Haywood (Universidad de Oxford) que utilizó las instalaciones del observatorio de radio MeerKAT en Sudáfrica para descubrir dos gigantescas burbujas emisoras de radio cerca de Sgr A*. Ese enorme estallido de actividad energética descrito anteriormente creó esas burbujas hace varios millones de años.

En ese momento, el equipo sospechó de inmediato que Sgr A* era la fuente de la estructura en forma de reloj de arena. "El centro de nuestra galaxia está relativamente tranquilo en comparación con otras galaxias con agujeros negros centrales muy activos", dijo Heywood. "Aún así, el agujero negro central de la Vía Láctea puede, de vez en cuando, volverse inusualmente activo, estallando mientras devora periódicamente grandes cantidades de polvo y gas. Es posible que uno de esos frenesíes de alimentación desencadenara poderosos estallidos que inflaron esta característica nunca antes vista. ."

El descubrimiento de burbujas de radio en el núcleo galáctico hace unos años destacó las grandes capacidades del radiotelescopio MeerKAT. Se trata de un conjunto de 64 antenas de radio sensibles a las emisiones en el régimen de microondas, que van desde longitudes de onda entre 3 y 30 centímetros. Yusef-Zadeh le da crédito a la instalación por ayudar a su equipo a identificar los filamentos contra un fondo ajetreado de otros emisores. Utilizaron una técnica para eliminar el fondo y suavizar el ruido de las imágenes de MeerKAT para aislar los filamentos de las estructuras circundantes.

"Las nuevas observaciones de MeerKAT han cambiado las reglas del juego", dijo. "El avance de la tecnología y el tiempo de observación dedicado nos han brindado nueva información. Es realmente un logro técnico de los radioastrónomos".

Misteriosos guiones revelados en el centro de la Vía Láctea La población de los filamentos del centro galáctico: la distribución del ángulo de posición revela un flujo de salida colimado en escala de grados de Sgr A * a lo largo del plano galáctico Estructuras gigantes en forma de globo descubiertas en el centro de la Vía Láctea Radiotelescopio MeerKAT