Durante décadas, los astrónomos han debatido si la mancha en las fotografías espaciales es un objeto de pequeño tamaño poco espaciado o algo enorme y distante. El nuevo mapa de estrellas de rayos X admite la segunda opción.
Este mapa de rayos X en el que se puede hacer clic muestra claramente enormes burbujas que suben y bajan desde el disco de la Vía Láctea. Lo más probable es que hayan sido generados por un agujero negro supermasivo en el centro de la galaxia.
Cuando Peter Limit , astrofísico del Instituto Alemán Max Planck de Física Extraterrestre, notó por primera vez un nuevo mapa de los objetos más calientes del universo, inmediatamente reconoció los efectos de una catástrofe galáctica. La nube de color amarillo brillante se elevó a decenas de miles de años luz de distancia del disco plano de la Vía Láctea, y su contraparte ligeramente más pálida se reflejó en la dirección opuesta.
La estructura era tan obvia que parecía innecesario describirla detalladamente por escrito. “Sin embargo, Nature no aceptaría una publicación de una sola imagen de nosotros y un editor no diría algo como 'Sí, ya veo'”, dijo Limit. "Así que tuvimos que hacer un análisis".
Publicado el 9 de diciembre de 2020 en la revista, los resultados trasladaron una idea del campo de las teorías límite a la corriente principal.
En la década de 1950, los astrónomos notaron por primera vez un arco sobre nosotros, "al norte" del plano galáctico, que emitía rayos de radio. En las décadas que siguieron, el "Pico Polar Norte" se convirtió en una especie de prueba celestial de Rorschach. Algunos han visto los restos relativamente cercanos de una antigua estrella. Otros: evidencia de una explosión masiva.
Las contradicciones surgieron debido al principal dolor de cabeza de todos los astrónomos: los investigadores que buscan en el espacio se ven privados de la percepción de profundidad. "Vemos un mapa bidimensional de un universo tridimensional", dijo Kaustav Das, investigadora del Instituto de Tecnología de California.
Durante varias décadas, los astrónomos creyeron que el Pico Polar Norte era parte de nuestra región galáctica. Algunos estudios han argumentado que está asociado con nubes de gas cercanas. Otros, al ver cómo distorsiona las estrellas en su fondo, y concluyeron que se trata de un remanente de supernova, una nube de polvo que sirve como lápida para una estrella muerta.
Pero Yoshiaki Sophue , astrónomo de la Universidad de Tokio, siempre creyó que el Pico Polar Norte parecía demasiado pretencioso para una simple nube de restos estelares. Creía que este arco es parte de una enorme estructura invisible: un par de burbujas que cubren el centro de la Galaxia en ambos lados. En 1977 publicó una simulación que alcanzó su punto máximo en las nubes digitales, y desde entonces le ha dicho a cualquiera que esté listo para escuchar que el pico se eleva decenas de miles de años luz por encima del disco. Lo describió como una onda expansiva de choque de un desastre galáctico que ocurrió hace millones de años.
Pero si Sophue tenía razón, entonces un gemelo de esta estructura también debe existir al sur del plano galáctico. Pero los astrónomos no han visto ningún rastro de él, y la mayoría de ellos no están convencidos de esta teoría.
Y luego, en 2010 , el telescopio de rayos gamma Fermi capturódébil emisión de rayos gamma de dos enormes hemisferios que se extienden durante unos 20.000 años a cada lado del centro galáctico. Eran demasiado pequeños para el Pico Polar Norte, pero por lo demás muy similares a las nubes de gas caliente en la escala galáctica predichas por Sophue. Los astrónomos se preguntaron: si hay un par de burbujas en la galaxia, ¿por qué el pico no debería ser parte del segundo conjunto?
"La situación cambió drásticamente después del descubrimiento de las burbujas de Fermi", dijo Yun Kataoka , astrónomo de la Universidad de Waseda en Japón que trabajó con Sofue.
Las nuevas imágenes reforzaron el cambio de opinión. Fueron tomados de eROSITA, un telescopio espacial de rayos X lanzado en 2019 para rastrear los efectos de la materia oscura en los cúmulos de galaxias. El equipo de eROSITA publicó un mapa preliminar en junio. Este fue el resultado de los primeros seis meses de observación.
El mapa muestra burbujas de rayos X que han crecido durante unos 45.000 años luz, que contienen burbujas gamma de Fermi. Emite rayos X de un gas calentado a 3-4 millones de Kelvin, expandiéndose a una velocidad de 300-400 km / s. Al mismo tiempo, la burbuja del norte no solo coincide idealmente con el pico polar norte: su doble espejo es perfectamente visible en la foto, como predijo Sophue. "Estaba especialmente feliz de ver la burbuja del sur tan similar a mi simulación", dijo.
La interpretación completa de todas las observaciones del Pico Polar Norte aún está lejos; esta es una tarea difícil; además, los restos de supernova cercanas podrían aparecer accidentalmente en primer plano, por lo que ambas interpretaciones de las observaciones pueden resultar parcialmente correctas. En septiembre, Das y sus colegas utilizaron los últimos métodos de observación de estrellas distantes para mostrar que hay algún tipo de polvo a una distancia de 450 años luz, según los estándares galácticos, a un tiro de piedra.
En la imagen compuesta, donde los rayos X están en azul y los rayos gamma en rojo, los rayos X y las burbujas de Fermi son claramente visibles.
Sin embargo, el significado de las nubes en forma de hongo eROSITA es claro: algo en el centro de la Vía Láctea explotó muy bien hace 15-20 millones de años. Alrededor de la época en que aparecieron las primeras hienas y martas en la Tierra.
“Creo que podemos terminar el debate por hoy”, dijo Limit, quien ha pasado 25 años desarrollando eROSITA.
¿Qué explotó allí? A juzgar por el hecho de que estas nubes resultaron ser tan grandes y calientes, hay dos opciones plausibles.
O una ola de decenas de miles de estrellas apareció y explotó, algo así como un proceso que ocurre en galaxias con estallidos de formación estelar.... Sin embargo, las burbujas parecen estar muy limpias, no hay fragmentos de metales pesados en ellas, que deberían haber permanecido allí en el caso de las estrellas en explosión. "Hay muy pocos metales allí, así que no creo que esto se deba a un estallido de actividad estelar", dijo Kataoka [los astrónomos llaman a todos los elementos más pesados que el helio "" metales "/ aprox. por.].
O la explosión debe atribuirse al agujero negro supermasivo ubicado en el corazón mismo de las Galaxias. Hoy, este leviatán solar de 4 millones está relativamente tranquilo. Pero si en algún momento una gran nube de gas se acercara demasiado, el agujero negro se encendería como un reflector. No solo se deleitaría con los desventurados transeúntes, sino que también dispersaría la mitad de su energía hacia arriba y hacia abajo desde el plano del disco, inflando rayos X y burbujas de Fermi. Aunque, como dice Limit, estas dos parejas podrían aparecer en diferentes momentos.
Los astrónomos han estudiado durante mucho tiempo las galaxias que disparan chorros hacia arriba y hacia abajo desde el plano de sus discos, y se preguntaron qué hace que los agujeros negros supermasivos centrales en tales galaxias se comporten de manera especialmente agresiva. Las burbujas de Fermi y eROSITA sugieren que la principal diferencia de comportamiento puede deberse simplemente a diferentes intervalos de tiempo.