Explican como podrían haber surgido las gigantes burbujas de rayos gamma que están en el centro de la galaxia

Un par de gigantescas burbujas de rayos gamma centradas en el núcleo de la galaxia de la Vía Láctea fueron descubiertas por el Telescopio Espacial de Rayos Gamma Fermi hace 10 años. Pero cómo surgieron estas llamadas "burbujas de Fermi" fue un misterio.

Recientemente, sin embargo, los investigadores del Observatorio Astronómico de Shanghai (SHAO) de la Academia de Ciencias de China han presentado un nuevo modelo que, por primera vez, explica simultáneamente los orígenes de las burbujas Fermi y la estructura de rayos X bicónica del centro galáctico, que fue descubierto en 2003.

Según este modelo, las dos estructuras son esencialmente el mismo fenómeno y fue causado por el choque hacia adelante impulsado por un par de chorros que emanan de Sagitario A (Sgr A ), el agujero negro supermasivo que acecha en el centro galáctico, hace alrededor de cinco millones de años. El estudio fue publicado en The Astrophysical Journal.

Las burbujas Fermi son dos gotas colosales llenas de gas muy caliente, rayos cósmicos y campos magnéticos. Aunque no pueden verse a simple vista, son muy brillantes en emisiones difusas de rayos gamma. En los rayos gamma, las burbujas de Fermi tienen bordes muy afilados y los bordes coinciden bien con una estructura de rayos X llamada estructura de rayos X bicónica del centro galáctico.

Al ver los bordes muy similares de las burbujas de Fermi y la estructura de rayos X bicónica del centro galáctico, los investigadores de SHAO se dieron cuenta de que estas estructuras podrían compartir el mismo origen. Además, la estructura biconical de rayos X podría explicarse naturalmente por la delgada capa de gas térmico caliente comprimido por choque impulsado por una explosión de energía pasada desde el centro galáctico.

En modelos teóricos anteriores y simulaciones por computadora de las burbujas de Fermi, se propusieron dos fuentes principales de energía competidoras, es decir, la formación de estrellas en el centro galáctico y Sgr A *. Sin embargo, en ambos modelos, las burbujas de Fermi se explican como burbujas de eyección, mientras que el amortiguador delantero siempre se encuentra mucho más lejos del borde de las burbujas de Fermi. En otras palabras, estos modelos no podían explicar las burbujas de Fermi y la estructura de rayos X bicónica del centro galáctico simultáneamente.

Por el contrario, el modelo teórico en este estudio, propuesto por GUO Fulai y su estudiante graduado ZHANG Ruiyu de SHAO, utilizó simulaciones por computadora para demostrar por primera vez que las burbujas Fermi y la estructura de rayos X bicónica del centro galáctico son el mismo fenómeno.

En este modelo, el borde de las burbujas de Fermi es el choque frontal impulsado por un par de chorros que emanan de Sgr A * hace unos cinco millones de años. "Una cosa buena de este modelo es que la energía y la edad de las burbujas de Fermi pueden verse limitadas por las observaciones de rayos X bastante bien", dijo en un comunicado el autor correspondiente GUO Fulai. La edad de las burbujas inferidas en este estudio también es consistente con la derivada de las recientes observaciones ultravioletas de algunas nubes de alta velocidad a lo largo de muchas líneas de visión hacia la región de la burbuja.

Energía equivalente a 20.000 supernovas

El nuevo modelo indica que la energía total inyectada durante el evento de burbuja Fermi por el agujero negro supermasivo es cercana a la liberada por unas 20.000 supernovas. La materia total consumida por Sgr A * durante este evento es de aproximadamente 100 masas solares.

"Otra cosa muy interesante que encontramos en nuestro estudio es que si las burbujas y la estructura bicónica de rayos X comparten el mismo origen, es muy poco probable que sean producidas por la formación de estrellas o los vientos de los agujeros negros", dijo GUO. Cerca del centro galáctico, la estructura bicónica de rayos X tiene una base muy estrecha, mientras que el choque frontal producido por la formación de estrellas o los vientos de los agujeros negros puede propagarse fácilmente a grandes distancias, lo que lleva a una base mucho más ancha que la observada.

En contraste, los chorros colimados depositan la mayor parte de la energía rápidamente a grandes distancias a lo largo de la dirección del chorro, lo que naturalmente conduce a una base estrecha para el frente de choque cerca del avión galáctico. El agujero negro supermasivo en nuestra propia galaxia ha estado muy inactivo en los últimos años sin ninguna evidencia de las actividades actuales de los chorros, pero "nuestro estudio sugiere que un par de chorros potentes emanaron de él hace unos cinco millones de años, duraron aproximadamente un millón de años , y produjo las gigantescas burbujas Fermi que todavía se ven hoy en día ", agregó GUO.