¿Qué son las burbujas de Fermi?

Las burbujas de Fermi y burbujas eROSITA son las estructuras más extrañas y colosales de la Vía Láctea

Las burbujas de Fermi y burbujas eROSITA son las estructuras más extrañas y colosales de la Vía Láctea. Se extienden a ambos lados del centro de la Vía Láctea en una enorme forma de reloj de arena, con un conjunto de burbujas que se extiende a más de 25,000 años luz sobre el plano galáctico, y el otro conjunto que se extiende igual de lejos por debajo de él. Según una nueva investigación pueden haberse formado en una explosión en el centro de nuestra galaxia.

Los dos conjuntos de burbujas se superponen entre sí, pero parecen estar hechos de materiales fundamentalmente diferentes. Las burbujas de Fermi, llenas de partículas ultrarrápidas llamadas rayos cósmicos, solo pueden ser detectadas por telescopios que detectan rayos gamma de alta energía, mientras que las burbujas de eROSITA, llenas de gas ardiente, solo son visibles como rayos X.

Los científicos discuten sus orígenes, pero una cosa sobre las burbujas está clara: son el resultado de una antigua y poderosa explosión que se encendió en algún lugar cerca del centro de la galaxia hace mucho tiempo.

Ahora en un nuevo estudio publicado el 7 de marzo en la revista Nature Astronomy los investigadores describen cómo simularon la historia explosiva de las burbujas Fermi y eROSITA para determinar exactamente dónde, cuándo y cómo se crearon. Utilizando datos de los estudios de rayos gamma y rayos X que descubrieron las estructuras misteriosas, los autores del estudio muestran que ambos conjuntos de burbujas probablemente fueron el resultado de un estallido prolongado del agujero negro supermasivo en el centro de nuestra galaxia, que comenzó hace 2,6 millones de años. atrás.

Provocado por miles de soles de materia que cayeron en el agujero negro durante decenas de miles de años, el estallido habría lanzado chorros gemelos de partículas de alta energía al espacio a una velocidad cercana a la de la luz, inflando las burbujas gigantes y empujando lejos la materia cercana a través de la galaxia, dijeron los investigadores.

Si los modelos del equipo son precisos, muestran que el agujero negro central de nuestra galaxia, aunque hoy en día está relativamente tranquilo, fue una vez una tempestad furiosa de energía con un hambre monstruosa de materia cercana.

"Según nuestra estimación de la potencia del chorro requerida para inflar las burbujas Fermi/eROSITA, el agujero negro galáctico tenía muy buen apetito", dijo a WordsSideKick.com la autora principal del estudio, Karen Yang, profesora asistente en la Universidad Nacional Tsing Hua en Taiwán. "Consumió materiales de alrededor de 1.000 a 10.000 masas solares en un período de 100.000 años, comenzando hace unos 2,6 millones de años".

Los astrónomos detectaron las burbujas de Fermi con el telescopio de rayos gamma Fermi de la NASA en 2010. Una década después, otro equipo de científicos detectó las burbujas de rayos X de eROSITA casi exactamente en el mismo lugar, aunque este nuevo par de orbes gigantescos parecían ser aún más grandes. que el primero, extendiéndose por miles de años luz más allá de los bordes de las burbujas de Fermi.

Los científicos consideran dos explicaciones plausibles para la existencia de estos gigantes: o se formaron a partir de una explosión de supernova extremadamente poderosa cerca del centro de la galaxia, o fueron expulsados ​​​​violentamente de Sagitario A *, el agujero negro supermasivo en el centro de la galaxia, que contiene el masa de unos 4 millones de soles.

Varios estudios han intentado probar una explicación u otra, pero el nuevo artículo es el primero en ofrecer una explicación al modelar la evolución de las burbujas de Fermi y eROSITA simultáneamente.

"Nuestras simulaciones son únicas porque pueden modelar la interacción entre las partículas de alta energía (que producen los rayos gamma) y el gas dentro de la Vía Láctea (que produce los rayos X)", dijo Yang

Usando la forma, el tamaño y los espectros (es decir, las longitudes de onda de la luz que emiten) de ambas burbujas como punto de partida, el equipo estimó la cantidad de energía necesaria para inflarlas a sus proporciones actuales. Descubrieron que la única explicación plausible era un estallido de agujero negro poderoso y prolongado; una sola supernova simplemente no iba a ser suficiente.

Tal estallido habría inflado las burbujas en fases, escribió el equipo. Primero, se necesitaba una enorme cantidad de materia para caer en Sagitario A*. En lugar de ser engullida por completo, parte de esa materia se canalizó en enormes chorros de rápido movimiento que aceleraron la materia lejos del agujero negro casi a la velocidad de la luz. (Se han observado chorros como estos saliendo de agujeros negros en otras galaxias).

“Y mientras las burbujas de Fermi se expandieron a través de la Vía Láctea en una explosión de alta velocidad, apartaron el gas ambiental que encontraron en el camino, creando una enorme onda de choque que todavía es visible hoy. Esa ola de gas calentado brilla con radiación de rayos X, que vemos como las burbujas de eROSITA, surgiendo alrededor de los lados de las burbujas de Fermi”, dijeron los investigadores.

Si los modelos del equipo son precisos, no solo explican los orígenes de dos de las estructuras más misteriosas de nuestra galaxia, sino que también brindan a los científicos una mirada de cerca a cómo los agujeros negros supermasivos pueden moldear y cambiar las galaxias que los rodean. Se necesita más estudio de las burbujas para finalmente poner fin a este misterio cósmico.

Referencia:

Yang, HY.K. et al. Fermi and eROSITA bubbles as relics of the past activity of the Galaxy’s central black hole. Nature 2022. https://doi.org/10.1038/s41550-022-01618-x

 

Doctor Fisión

Doctor Fision

Divulgador científico especialista en física y astrofísica, y apasionado de la ciencia en general. Autor del bestseller "El Universo Explicado" y de "La Nueva Carrera Espacial". Tiene más de 3 millones de seguidores en redes sociales.

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