Los chorros que originan las burbujas de Fermi en la Vía Láctea

El telescopio espacial de rayos gamma Fermi de la NASA descubrió en 2010 dos enormes burbujas transversales a la Vía Láctea que parecen surgir desde Sagitario A*, su agujero negro supermasivo. El telescopio espacial XMM-Newton de la ESA ha descubierto sendos chorros colimados («chimeneas») que emergen desde una región de unos 15 pársecs alrededor de Sgr A*. Todo apunta a que estas «chimeneas» son la fuente de las burbujas de Fermi, avalando la hipótesis de que Sgr A* es su fuente última. Un resultado que se publica en la prestigiosa revista Nature.

El núcleo de nuestra galaxia no es activo, pero Sgr A* emite de forma esporádica cuando cae materia en él. El artículo es G. Ponti, F. Hofmann, …, A. Goldwurm, «An X-ray chimney extending hundreds of parsecs above and below the Galactic Centre,» Nature 567: 347–350 (20 Mar 2019), doi: 10.1038/s41586-019-1009-6. Más información en «Dos chimeneas gigantes desde el centro de la Vía Láctea,» News, ESA, 25 Mar 2019.

Esta representación artística muestra cómo creemos que son las burbujas de Fermi y las chimeneas de XMM-Newton. Las burbujas tienen un diámetro de unos 15 000 años luz, cuando el disco estelar de la Vía Láctea tiene un diámetro de unos 50 000 años luz. Las chimeneas tienen unos 50 años luz de longitud produciendo unas pequeñas burbujas primarias de unos 500 años luz, en contacto con las enormes burbujas de Fermi.

Esta imagen es mucho más bella, además de realista, que la recreación artística anterior. Muestra una composición de las imágenes en rayos X obtenidas por XMM-Newton para una región del centro galáctico de 300 pc × 500 pc; la escala en la figura indica 50 pc (unos 0.4º en el cielo) y las chimeneas se observan en la región central de unos 15 pc (unos 0.2º en el cielo). Recuerda que la Luna (o el Sol) tienen un diámetro en cielo de unos 0.5º y que 1 pc (un pársec) son 3.26 ly (años luz). En la imagen se observan dos chimeneas transversales al plano galáctico, una más alargada en la dirección sur y otra menos alargada en la dirección norte.

La ampliación de la imagen muestra los bordes de ambas chimeneas. A escalas más grandes, unos 150 pc, se observan dos pequeñas burbujas; su límite exterior parece entrar en los límites de las grandes burbujas observadas por Fermi. Esta coincidencia permite interpretar las chimeneas como origen de dichas burbujas. En estas imágenes de XMM-Newton se integra (suma) la emisión de rayos X con energía en el intervalo 1.5–2.6 keV (rojo), en el intervalo 2.35–2.56 keV (verde), y la emisión continúa en la banda 2.7–2.97 keV (azul).

Esta imagen muestra la emisión de rayos X en la banda 1.5–2.6 keV. La emisión en rayos X del gas indica que tiene una velocidad comparable a la velocidad del sonido, unos 500 km/s a su temperatura; se estima que este gas se emitió hace unos treinta mil años. Un indicio de que nuestro agujero negro supermasivo tiene actividad esporádica cada cierto tiempo.

En resumen, se han obtenido las primeras pruebas que apoyan la hipótesis de que el origen de las burbujas de Fermi es la actividad esporádica de Sgr A*. Las estimaciones de tamaño, forma, energía, temperatura y velocidad hacen muy plausible esta hipótesis. Pero habrá que esperar a que futuras observaciones desvelen nuevas pruebas. Como siempre, si anda como pato y grazna como un pato, quizás sea una pareidolia, pero la parsimonia a un pato.



19 Comentarios

      1. Francis, la distancia del Sol a Sagitario A* es de cerca de 25 000 años luz y el Sol no está cerca del borde externo del disco estelar, por lo que el diámetro del disco debe mayor que 50 000

        1. Sí, aquí hay una hermosa confusión, pero ojo que la perdiz viene mareada de origen:
          http://www.esa.int/spaceinimages/Images/2019/03/XMM-Newton_discovers_galactic_chimneys_annotated

          «The giant, gamma-ray emitting bubbles had been discovered by NASA’s Fermi Gamma-ray Space Telescope. They form a shape akin to a colossal hourglass, spanning about 50 000 light years from end to end – comparable to the size of the Milky Way’s stellar disc, and to around half the diameter of the entire Galaxy

          Ese párrafo no podría estar redactado de manera más confusa.

          Si el «reloj de arena» mide 15.000 años luz de ancho… ¿cómo se entiende eso de que «abarca unos 50.000 años luz de punta a punta«?… ¿Será que las burbujas del «reloj de arena» tienen una enorme corona externa y difusa que el gráfico NO muestra?… ¿O será que la oración debería decir «abarca unos 50.000 años luz de punta a punta en el eje vertical, o sea, perpendicularmente al disco galáctico?

          Sólo entendiendo como verticales a esos 50.000 años luz del «reloj de arena» cobra sentido lo demás… «comparable al tamaño del disco estelar»… «aproximadamente la mitad del diámetro de toda la galaxia».

          Asumiendo, claro, que esta gente está usando la definición de «disco estelar» habitual, cuyo diámetro se estima en como mínimo 100.000 años luz. Compatible con el hecho de que el gráfico NO muestra el disco estelar completo, le faltan las puntas, por lo tanto hay que asumir que el gráfico representa sólo la mitad central del disco estelar: los dichosos 50.000 años luz horizontales.

          Y asumiendo también que ese «diámetro de toda la galaxia» NO está considerando el halo estelar, ni el halo gaseoso, ni el halo de materia oscura… vale decir, que ese «toda la galaxia» = «disco estelar».

          Lo dicho, ese párrafo NO podría estar redactado de manera más confusa.

          Saludos.

          1. «¿O será que la oración debería decir “abarca unos 50.000 años luz de punta a punta en el eje vertical, o sea, perpendicularmente al disco galáctico?»

            Quizás sea eso: si el ancho es de 15 kly, suena lógico que de extremo norte a extremo sur tenga 50 kly, que es una magnitud comparable con el diámetro del disco estelar (~ 100 kly). Lo que no tiene mucha lógica es el gráfico que indica 50 000 ly sobre el disco galáctico y de un tamaño evidentemente mayor que el de las burbujas.

          2. En uno de los enlaces citados por Francis dice:
            «Estas burbujas fueron descubiertas en 2010 por el telescopio espacial de rayos gamma Fermi de la NASA: una se extiende por encima del plano de la Vía Láctea, mientras que la otra lo hace por debajo, dando lugar a una enorme figura de reloj de arena de unos 50.000 años luz, casi la mitad del diámetro de la galaxia
            http://www.esa.int/esl/ESA_in_your_country/Spain/Dos_chimeneas_gigantes_desde_el_centro_de_la_Via_Lactea

          3. Escribí a la ESA sobre lo que menciona Pelau y me respondieron que habían corregido la figura y modificado el texto citado así:
            «The giant, gamma-ray emitting bubbles had been discovered by NASA’s Fermi Gamma-ray Space Telescope. They form a shape akin to a colossal hourglass, spanning about 50 000 light years from end to end – comparable to the size of the central, densest part of the Milky Way’s stellar disc.»

            http://www.esa.int/spaceinimages/Images/2019/03/XMM-Newton_discovers_galactic_chimneys_annotated

  1. ¿Podría ser que la suma de la materia lanzada por las actividades esporádicas de Sgr A* desde que existe constituya la materia oscura de la Via Láctea?
    Lo digo porque si es materia muy veloz no se agruparía en objetos visibles, y porque podría estar circulando contínuamente desde las chimeneas hacia la periferia como el agua de un aspersor.

    1. Podría concordar con una noticia según la cual se ha comprobado que en dos galaxias difusas la velocidad a que se mueven sus cúmulos se corresponde con la gravedad de la materia visible, como si no tuviera materia oscura, lo cual sería excepcional.
      Las galaxias difusas tienen poca densidad de estrellas. Por las fotos de estas dos, tampoco parece que tengan un núcleo.
      http://www.keckobservatory.org/df2-df4/

      1. Los modelos teóricos, fisivi, predicen la existencia de galaxias ultradifusas (algunas con solo cientos o miles de estrellas) sin materia oscura, por eso se están buscando desde hace décadas, pero al ser ultradifusas son muy difíciles de observar.

        En cuanto a las dos galaxias de van Dokkum hay muchas dudas sobre su distancia y propiedades anómalas; casi todo apunta a que son normales y sus anomalías a explican porque están un poco más cerca (Nacho Trujillo y otros expertos lo tienen muy claro).

        La búsqueda de estas galaxias continúa (y el premio Nobel que ansia van Dokkum lo tendrá que buscar en otro área).

    2. Hola fisivi:

      Lo dudo mucho, si supones que la vía láctea es plana y las burbujas de Fermi son aproximadamente simétricas (como en realidad lo son), es decir, una es aproximadamente una reflexión de la otra respecto al plano que contiene a la vía láctea, entonces el campo gravitacional (producido por las burbujas) sobre el borde de la galaxia (que podría afectar la curva de rotación de la misma) es nulo por simetría; pensad en el argumento clásico para demostrar que el campo gravitacional dentro de una esfera de masa M es cero en cada punto de su interior.

      Saludos.

      1. Por cierto fisivi:

        Me olvidé de mencionar lo más obvio, la tremenda evidencia experimental en favor de materia oscura. De ser cierta la hipótesis de que la materia de las burbujas de Fermi «es la materia faltante» entonces debería seguirse que todas las galaxias cuya curva de rotación es «anómala» debería tener burbujas, ¿Cómo explicar los efectos medibles de la materia en cúmulos galácticos y CMB? etc.

      2. No supongo que la materia lanzada se quede en las dos burbujas, sino que circula como el agua de un circuito cerrado de una fuente ornamental con aspersor, cayendo de nuevo al disco y siendo atraida de nuevo al núcleo.

        No veo porqué la simetría de las burbujas iría en contra de explicar el efecto de materia oscura sobre la rotación de la galaxia. El que la masa esté alejada del centro podría explicar que la fuerza gravitatoria decrezca poco con la distancia al centro, y por tanto la gran velocidad angular de la periferia.

        Además de la materia que volvería a caer, los chorros lanzarían materia veloz lejos de la galaxia. Esta materia veloz colimada podría atraer materia interestelar dispersa, contribuyendo a formar objetos astronómicos nuevos, quizá incluso galaxias y cúmulos galácticos.

        1. Fisivi, no hay ningún tipo de circulación de materia, si lo hubiera habría sido observada. Recuerda, las burbujas parecen grandes pero contienen una cantidad muy pequeña de materia. La imagen artística es solo eso, una imagen artística.

  2. Francis, primero gracias por todo. Una consulta con esto «..La emisión en rayos X del gas indica que tiene una velocidad comparable a la velocidad del sonido, unos 500 km/s a su temperatura;…»
    Seguramente algo no he pillado, pero tenía entendido que la velocidad del sonido era de aproximadamente 343 m/s.
    Por favor desasname. No me cuaja lo de los 500 km/s.
    Gracias. Saludos desde Argentina.

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Por Francisco R. Villatoro
Publicado el ⌚ 29 marzo, 2019
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