Durante décadas, los astrónomos debatieron si una mancha en particular estaba cerca y era pequeña o distante y enorme. Un nuevo mapa de rayos X respalda la opción masiva.
Es probable que las burbujas provengan del agujero negro supermasivo en el centro de la galaxia.
Cuando Peter Predehl , astrofísico del Instituto Max Planck de Física Extraterrestre en Alemania, vio por primera vez el nuevo mapa de los objetos más calientes del universo, reconoció inmediatamente las secuelas de una catástrofe galáctica. Una nube de color amarillo brillante se elevó decenas de miles de años luz hacia arriba desde el disco plano de la Vía Láctea, con un gemelo más débil reflejado debajo.
La estructura era tan obvia que apenas parecía necesario describirla por escrito. Pero “la naturaleza no aceptaría que [nosotros] simplemente enviáramos una imagen y dijera: ‘Está bien, podemos ver esto’”, dijo Predehl. “Por lo tanto, hicimos algunos análisis”.
Los resultados, que Nature publicó el 9 de diciembre, han trasladado una idea de décadas de la marginalidad a la corriente principal.
En la década de 1950, los astrónomos vieron por primera vez un arco emisor de ondas de radio que colgaba por encima, o al “norte”, del plano galáctico. En las décadas posteriores, el “North Polar Spur” se ha convertido en una especie de prueba de Rorschach celestial. Algunos ven las entrañas dispersas de una ex estrella que está relativamente cerca. Otros ven evidencia de una explosión más grande.
La controversia depende del principal dolor de cabeza de todo astrónomo: al mirar hacia el espacio, los investigadores no tienen percepción de profundidad. “Vemos un mapa 2D de un universo 3D”, dijo Kaustav Das , investigador del Instituto de Tecnología de California.
Durante décadas, la mayoría de los astrónomos creyeron que el North Polar Spur era parte del vecindario galáctico local. Algunos estudios concluyeron que se conecta a nubes de gas cercanas. Otros observaron la distorsión de las estrellas de fondo e infirieron que es un remanente de supernova: una nube de polvo que marca la lápida de una estrella muerta.
Sin embargo, Yoshiaki Sofue , un astrónomo de la Universidad de Tokio, siempre ha pensado que el espolón parece extraño para una nube de escombros estelares. En cambio, imaginó que el arco era un tramo de una enorme estructura invisible: un par de burbujas a horcajadas sobre el corazón de la galaxia. Publicó simulaciones en 1977 que producían nubes digitales alineadas con el espolón, y desde entonces le ha dicho a cualquiera que quisiera escuchar que el espolón en realidad se cierne sobre decenas de miles de años luz por encima del disco. Lo describió como una onda expansiva de choque de una calamidad galáctica que se remonta a millones de años.
Pero si Sofue tenía razón, también debería haber una estructura gemela al sur del plano galáctico. Los astrónomos no vieron ningún rastro de esta contraparte, y la mayoría no estaba convencida.
Luego, en 2010, el telescopio espacial Fermi captó el tenue brillo de rayos gamma de dos lóbulos gigantes, cada uno de los cuales se extiende aproximadamente a 20.000 años luz del centro de la galaxia. Eran demasiado pequeños para rastrear el Espolón Polar Norte, pero por lo demás se veían exactamente como las nubes de gas caliente a escala galáctica que Sofue predijo. Los astrónomos empezaron a preguntarse: si la galaxia tenía al menos un par de burbujas, ¿quizás el espolón formaba parte de un segundo conjunto?
“La situación cambió drásticamente después del descubrimiento de las burbujas de Fermi”, dijo Jun Kataoka , un astrónomo de la Universidad de Waseda en Japón que ha colaborado con Sofue.
Las nuevas imágenes han cimentado aún más el cambio de opinión. Provienen de eROSITA, un telescopio de rayos X en órbita que se lanzó en 2019 para rastrear el efecto de la energía oscura en los cúmulos de galaxias. El equipo de eROSITA publicó un mapa preliminar en junio, fruto de los primeros seis meses de observaciones del telescopio.
El mapa traza burbujas de rayos X que tienen una altura estimada de 45.000 años luz, envolviendo las burbujas de rayos gamma de Fermi. Sus rayos X brillan por el gas que mide de 3 a 4 millones de grados Kelvin a medida que se expande hacia afuera a una velocidad de 300 a 400 kilómetros por segundo. Y no solo la burbuja del norte se alinea perfectamente con el espolón, su imagen reflejada también es obvia, tal como predijo Sofue. “Estaba particularmente feliz de ver la burbuja del sur claramente exhibida, tan similar a mi simulación”, dijo.
Aún así, una interpretación completa de todas las observaciones de North Polar Spur sigue siendo compleja; un remanente de supernova cercano podría haberse estacionado justo en frente de las burbujas de rayos X por casualidad, por ejemplo, dando a ambas interpretaciones elementos de verdad. En septiembre, Das y sus colaboradores utilizaron observaciones de vanguardia de estrellas distantes para mostrar que algo polvoriento cuelga a unos 450 años luz de distancia , a un tiro de piedra, según los estándares galácticos.
Pero el significado de las nubes en forma de hongo de eROSITA es claro: algo explotó en el centro de la Vía Láctea hace entre 15 y 20 millones de años, aproximadamente al mismo tiempo que las hienas y las comadrejas estaban emergiendo en la Tierra.
“Creo que ahora [el debate] está terminado, más o menos”, dijo Predehl, quien pasó 25 años desarrollando eROSITA.
¿Qué explotó? Según la energía necesaria para hacer que las nubes sean tan grandes y tan calientes, hay dos fuentes plausibles.
Una posibilidad es que una ola de decenas de miles de estrellas apareciera y estallara rápidamente, comportamiento familiar de las llamadas galaxias de explosión estelar. Pero las burbujas parecen bastante puras, sin la pesada metralla atómica con la que una cohorte de estrellas en explosión debería haberlas salpicado. “La abundancia de metales es muy pequeña, por lo que no creo que haya ocurrido la actividad de estallido estelar”, dijo Kataoka.
El culpable alternativo es el agujero negro supermasivo que se encuentra en el corazón de la galaxia. El leviatán de 4 millones de masas solares está relativamente tranquilo hoy. Pero si una gran nube de gas alguna vez se acercó demasiado, el agujero negro podría haberse encendido como un foco de luz. Mientras se deleitaba con el desafortunado transeúnte, el agujero negro habría engullido la mitad de la nube mientras la energía de la otra mitad se esparcía por encima y por debajo del disco, inflando las burbujas de rayos X y quizás también las de Fermi (aunque los dos pares también podrían representan episodios separados de actividad, señaló Predehl).
Los astrónomos han observado durante mucho tiempo otras galaxias que disparan chorros por encima y por debajo de sus discos, y se han preguntado qué hace que los agujeros negros supermasivos centrales en esas galaxias se agiten de manera mucho más violenta que el nuestro. Las burbujas de Fermi, y ahora las burbujas de eROSITA, sugieren que la principal diferencia puede ser simplemente el paso del tiempo.
