El centro de la Vía Láctea se está volviendo más aireado, dicen los astrónomos

Los astrónomos que utilizan el Observatorio de rayos X Chandra de la NASA han descubierto un «respiradero de escape» que expulsa gas caliente de Sagitario A*, el agujero negro supermasivo en el centro de nuestra Vía Láctea. Este respiradero se encuentra aproximadamente a 26.000 años luz de la Tierra y está conectado a una estructura similar a una chimenea previamente descubierta, perpendicular al plano galáctico. Los datos de Chandra muestran un túnel cilíndrico que ayuda a canalizar el gas hacia los confines de la Vía Láctea. Este resultado revela cómo el agujero negro de la Vía Láctea puede ingerir y rechazar materia.

Esta imagen muestra una región cercana al centro de nuestra Vía Láctea en rayos X y luz de radio. En la parte inferior de la imagen, cerca del centro, hay un nudo de material brillante y enredado que parece una salpicadura de pintura. Esta es la región más brillante de la imagen y contiene el agujero negro supermasivo en el centro de nuestra galaxia, conocido como Sagitario A*. El tercio inferior de la imagen parece una tormenta de fuego furiosa. Rayas rojas y naranjas se esparcen en todas direcciones, como si una legión de brasas de un incendio crepitaran y se dispararan al aire al mismo tiempo. Estructuras en forma de llamas lamen hacia el centro desde nuestra derecha. Gran parte de la imagen está cubierta de tenues nubes azules que muestran rayos X detectados por Chandra. En algunos lugares, las tenues nubes azules parecen formar bolas de luz de color turquesa y se conocen como halos de polvo. Son causadas por rayos X de fuentes brillantes que se reflejan en el polvo que rodea las fuentes. Estos halos de polvo parecen luces submarinas que brillan en un charco de nubes por la noche. Elevándose desde Sagitario A* en el centro de la imagen hay un pilar de luz azul llamado chimenea. Esta chimenea de gas caliente está rodeada de nubes rojas llenas de estrellas, que aparecen como pequeños puntos rojos. Cerca de la parte superior del pilar azul hay una franja azul claro, delineada por un marco gris ilustrado. Este arrastre se llama ventilación de escape de la chimenea. Justo a nuestra izquierda hay otro cuadro que muestra un primer plano del respiradero de la chimenea observado por Chandra. Crédito de la imagen: NASA / CXC / Universo de Chicago / Mackey y otros. / NRF / SARAO / MeerKAT / SAO / N. Wolk.

La chimenea comienza en el centro de la Vía Láctea y es perpendicular al disco espiral de la Galaxia.

Los astrónomos identificaron previamente la chimenea utilizando datos de rayos X de las misiones Chandra de la NASA y XMM-Newton de la ESA.

La emisión de radio detectada por el radiotelescopio MeerKAT muestra el efecto de los campos magnéticos que atrapan el gas en la chimenea.

Los últimos datos de Chandra revelan varios picos de rayos X aproximadamente perpendiculares al plano galáctico.

Los astrónomos creen que son las paredes de un túnel, con forma de cilindro, las que ayudan a canalizar los gases calientes a medida que ascienden por la chimenea y se alejan del centro galáctico.

El respiradero recién descubierto se encuentra cerca de la parte superior de la chimenea, aproximadamente a 700 años luz del centro de la galaxia.

«Sospechábamos que los campos magnéticos actúan como las paredes de una chimenea y que los gases calientes pasan a través de ellas, como el humo», dijo el Dr. Scott Mackey, astrónomo de la Universidad de Chicago.

«Ahora hemos descubierto un respiradero cerca de la parte superior de la chimenea».

Los astrónomos creen que el respiradero se formó cuando el gas caliente que ascendía por la chimenea chocó con gas más frío en su camino.

El brillo de las paredes de los respiraderos en los rayos X es causado por las ondas de choque generadas por esta colisión, similares a las explosiones sónicas de los aviones supersónicos.

El lado izquierdo del respiradero de escape probablemente sea particularmente brillante porque el gas que fluye hacia arriba golpea la pared del túnel en un ángulo más directo y con más fuerza que otras regiones.

Los investigadores creen que el gas caliente probablemente provino de una secuencia de eventos que involucraron la caída de materia en Sagitario A* y luego erupciones del agujero negro que impulsaron el gas hacia la chimenea y hacia afuera a través de la salida del drenaje.

Sin embargo, no saben exactamente con qué frecuencia se alimenta el agujero negro.

Estudios anteriores han indicado que cada pocos cientos de años se producen espectaculares llamaradas de rayos X en el agujero negro central o cerca de él, por lo que podrían desempeñar un papel importante a la hora de empujar los gases calientes hacia arriba a través del respiradero de escape.

Los astrónomos también estiman que Sagitario A* se desgarra y se traga una estrella aproximadamente cada 20.000 años.

Tales eventos resultarían en poderosas y explosivas liberaciones de energía, gran parte de la cual estaría destinada a subir por los conductos de las chimeneas.

«No estamos seguros de si esta energía y calor están siendo impulsados ​​por una gran cantidad de material que se arroja sobre Sagitario A* a la vez, como una pila de troncos arrojados al fuego», dijo el Dr. Mark Morris, astrónomo del Instituto. Universidad de California, Los Angeles.

«O podría provenir de varias cargas pequeñas introducidas en el agujero negro, similar a la leña que se arroja regularmente».

Las partículas y la energía contenidas en el respiradero proporcionan pistas sobre el origen de dos estructuras misteriosas y mucho más grandes alrededor del centro de la Vía Láctea: las burbujas de Fermi observadas en rayos gamma por el telescopio espacial de rayos gamma Fermi y las burbujas eROSITA, detectadas. por el telescopio de rayos X eROSITA de la ESA.

Estas dos estructuras son pares de estructuras que se extienden a miles de años luz del centro de la Galaxia.

Proporcionan información importante sobre la actividad explosiva pasada cerca del centro de la Galaxia.

Tanto la burbuja de Fermi como la de eROSITA están alineadas en la dirección de la chimenea y de una segunda chimenea de rayos X que comienza en el centro de la Galaxia y apunta en la dirección opuesta.

Los efectos de canalización del respiradero de escape cerca de la parte superior de la chimenea pueden mantener el gas caliente concentrado a medida que asciende, ayudando a formar una estructura de burbuja coherente.

«El origen de las burbujas de Fermi y de las burbujas de eROSITA se encuentran entre los mayores misterios que enfrentan los estudios de la radiación de alta energía de nuestra galaxia», dijo el Dr. Gabriele Ponti, astrónomo del Instituto Nacional Italiano de Astrofísica.

«Descubrimos una pequeña estructura que podría desempeñar un papel importante en la creación de estas burbujas gigantes».

A papel sobre los resultados fue publicado en el Revista de Astrofísica.

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Scott Mackey y otros. 2024. Rayos X de un “respiradero de escape” central de la chimenea del Centro Galáctico. ApJL 966, L32; doi: 10.3847/2041-8213/ad3248