El telescopio espacial eROSITA de rayos X observa dos enormes burbujas transversales al plano de la Vía Láctea

Por Francisco R. Villatoro, el 17 diciembre, 2020. Categoría(s): Astrofísica • Ciencia • Física • Nature • Noticias • Physics • Science ✎ 6

En el año 2010 se publicó la existencia de dos grandes burbujas de rayos gamma transversales al plano galáctico de nuestra galaxia; las observó el Telescopio Espacial Fermi de la NASA, por ello se llamaron «burbujas de Fermi». Se publica en Nature la observación de sendas burbujas en rayos X gracias al Telescopio Espacial eROSITA. Las burbujas de rayos X de eROSITA tienen forma esférica (~14 kpc por ~14 kpc) siendo resultado de un episodio de actividad hace unos 15 millones de años con una luminosidad media ~1039 erg/s; las burbujas de rayos gamma de Fermi tienen forma elíptica (~9 kpc por ~6 kpc) con un origen hace unos 10 millones de años con una luminosidad media de 1041–1042 erg/s. La energía total almacenada en las burbujas de eROSITA es de ~1056 erg, casi 10 veces mayor que en las de Fermi.

En la actualidad Sagitario A* (Sgr A*) tiene un brillo muy bajo, ~1034 erg/s, unas 10–10 veces el máximo permitido por la luminosidad de Eddington; hay que compararlo con los núcleos galácticos activos (cuásares), muchos con luminosidades próximas al límite de Eddington. Los episodios de actividad de Sgr A* son raros, solo se han observado unos pocos brotes durante los últimos 20 años. Por otro lado, el telescopio espacial de rayos X alemán eROSITA (extended ROentgen Survey with an Imaging Telescope Array), del Instituto Max Planck para Física Extraterrestre (MPE) en Alemania, fue lanzado en 2019 por Roscosmos. Se encuentra instalado en el observatorio espacial rusogermano Spektr-RG (SRG), junto al telescopio espacial de rayos X ruso ART-XC. El telescopio espacial eROSITA tiene un diámetro de 1.9 metros y una altura de 3.2 metros, con una masa total de 810 kg. Se encuentra orbitando el punto de Lagrange L2 del sistema Sol–Tierra, lo que permite observar el cielo completo en rayos X cada 6 meses. El objetivo de la misión es obtener para 2026 el mapa en rayos X más preciso del cielo; se observarán unos cien mil cúmulos galácticos para estudiar la energía oscura, así como múltiples fuentes puntuales (binarias de rayos X, agujeros negros, estrellas de neutrones, remanentes de supernovas, etc.).

La figura (abajo) muestra el mapa en RGB obtenido por eROSITA para todo el cielo (rojo para 0.3–0.6 keV, verde para 0.6–1.0 keV y azul para 1.0–2.3 keV) en coordenadas galácticas; en la figura (arriba) se comparan las burbujas de Fermi (en rojo) y las de eROSITA (en celeste). El artículo es P. Predehl, R. A. Sunyaev, …, J. Wilms, «Detection of large-scale X-ray bubbles in the Milky Way halo,» Nature 588: 227-231 (09 Dec 2020), doi: https://doi.org/10.1038/s41586-020-2979-0, arXiv:2012.05840 [astro-ph.GA] (10 Dec 2020); más información divulgativa en Jun Kataoka, «Activity bubbling up,» Nature Astronomy (10 Dec 2020), doi: https://doi.org/10.1038/s41550-020-01269-w.

Esta figura muestra el tamaño y forma de las burbujas de Fermi comparadas con las burbujas de eROSITA. El telescopio espacial ROSAT (RÖntgenSATellit), precursor de eROSITA, ya observó en la década de los 1990 parte de la burbuja del norte del plano galáctico. Pero entonces no estaba claro si su origen era el centro galáctico (la actividad de Sgr A*) o alguna distribución de remanentes de supernovas en el halo galáctico. La existencia de dos burbujas de rayos X cuya estructura es muy semejante a las burbujas de Fermi, cuyo origen es la actividad pasada del agujero negro supermasivo de nuestra galaxia («Los chorros que originan las burbujas de Fermi en la Vía Láctea», LCMF, 29 mar 2019), no deja dudas sobre dicha actividad como la fuente de las burbujas de eROSITA.

Esta imagen en la banda de energía media (0.6–1.0 keV) muestra la existencia de un anillo enorme (se ve mejor en el sur del plano galáctico, marcado con un rectángulo en blanco). Este anillo apunta a que el límite de las burbujas está asociado a ondas de choque y discontinuidades de contacto asociados a la actividad episódica de Sgr A* en el pasado. En ese sentido, un punto importante que me gustaría destacar es que las burbujas de eROSITA y las de Fermi son estructuras diferentes, luego su origen son dos episodios de actividad de tipo Seyfert de Sgr A* ocurridos en momentos diferentes y con duraciones diferentes; las burbujas de eROSITA son más antiguas, su origen se estima en hace unos 15 millones de años, resultado de un episodio con una duración entre 1 y 2 millones de años.

En resumen, un gran resultado observacional de eROSITA que nos muestra que el agujero negro supermasivo de nuestra galaxia tuvo épocas en las que fue muy activo; en dichos episodios perturbó la estructura del halo galáctico de la Vía Láctea, enriqueciendo químicamente el medio circungaláctico. Sin lugar a dudas habrá que estar al tanto de las futura publicaciones de eROSITA que serán muy reveladoras.



6 Comentarios

  1. La energía que se desplegó al formarse estas burbujas debió ser tremenda. ¿Quizá el equivalente a varias masas solares?

    Teniendo en cuenta el poco espacio que ocupa el agujero negro central, pienso que es poco probable que los objetos que se acerquen a él acierten a alcanzarlo y caer dentro. ¿No actuará más bien como un acelerador de esos objetos, que pueden colisionar entre sí en las proximidades del agujero, liberando al exterior mucha más masa/energía que la que cae y agranda el agujero?

    1. Corregidme si me equivoco, pero en el artículo de Francis se habla de ~10^56 erg, es decir 10^49 julios que por e=mc2 obtenemos 10^32 kg, es decir unas 50 masas solares. Seguro que mi cuenta de la vieja es super naíf, pero hasta ahí llega mi nivel 😅

      Saludos.

      1. Muchas gracias, Enrique.
        Eso refuerza la imagen que tengo del centro galáctico, como la de un gigantesco aspersor que lanza a gran velocidad una parte de la masa que se le acerca.

        Me pregunto si pudo tener algún efecto sobre la vida terrestre la actividad que produjo esas burbujas, equivalente a muchas supernovas.

        1. La analogía del centro galáctico como un aspersor yo la invierto. Me lo imagino más bien como un sumidero al que todo va cayendo mientras todo gira a su alrededor. Girar en astronomía es caer. De un modo parecido a una borrasca atmosférica con sus espirales de frentes girando para tratar de rellenar la baja presión central que les absorbe, el gran agujero negro del centro de las galaxias vendría a ser un gran vacío que todo lo atrae. Los brazos galácticos giran mientras todo cae hacia ese gran pozo, aunque sin llegar a lograrlo del todo nunca. La gravedad sería así una gran fuerza de succión que se transmitiría del centro de las galaxias a los sistemas planetarios, para que, cuando nos llegue a nosotros, la experimentemos como la caída de los cuerpos hacia el centro de la Tierra, que trata también de aspirarnos. ¿Y de donde surge esa fuerza succionadora imparable del centro de las galaxias?. Del vacío infinito que hay «al otro lado», que rodea a todo lo real y en el que se está gestando, en la salida del lado opuesto del agujero, un pequeño universo burbuja que se expandirá en la nada circundante. Y así, en las cuasi infinitas galaxias que pueblan el Cosmos. Como pudo suceder con nuestro propio Big Bang en su momento. Una plétora de universos bañados por un vacío infinito circundante, sin principio ni fin, temporalmente eterno y que nunca se colmará. El multiverso. La totalidad de lo que hay.

          NOTA: Esto no es Ciencia. Es metáfora. Y un poco de filosofía. Por favor, abstenerse de críticas los expertos del blog. Saludos.

          1. Me gusta.
            Parece también poesía científica, no se si existe el término.
            La filosofía fue la madre de la ciencia en muchas ocasiones.
            Actualmente es mas difícil, ahora es la ciencia la madre de la filosofía. Un saludo.

  2. Este es un mensaje personal.
    Hola Francis… necesito tu ayuda…
    Si.. se que, para ti, soy «persona no grata»…
    Tambien se lo que vas a pensar, cuando te diga que estoy trabajando, en contra de una teoria consensuada…
    Voy a empezar al revés.
    Hice una simulación (va… cientos), y obtengo resultados compatibles con los experimentales (con la contraparte, no se pueden realizar simulaciones).
    La explicación que ofrezco, carece tanto de complejidad, como de «físicas exoticas», y explica todos los observables, de manera sencilla (la contraparte es… «abominable»).
    También diseñe dos configuraciones del experimento, que permiten validar/refutar la teoria.

    Puedo explicar la física del experimento de la doble rendija con electrones.

    La pregunta del millón, «si todo esto es real, para que te necesito?».
    Hay varias razones:

    A) Como tu sabes, en física, «cuando contestas una pregunta, aparecen otras tres», y es ahi, donde sale a relucir mi falta de capacidad, es donde más te necesito.

    B) La simulación, está muy simplificada, no está a la altura necesaria, para ser «presentada en sociedad».

    C) Tengo un «pequeño» problema con la simulación, si bién logro los resultados deseados, solo lo consigo, a distancias cortas, cuando intento alejar el blanco, el patrón se invierte, creo que es solo cuestión de ajustar correctamente los parámetros (asi logre doblar la distancia inicial), pero no encuentro el hilo conductor, vario los mismos aleatoriamente, y, dada la duración de la simulación, se hace bastante tedioso.

    D) Tengo un «gran» problema con la simulación… la teoria, tiene dos posibles modelos, cuando realice las simulaciones, ninguno funcionó, en mi frustración, apliqué un modelo, que no es del todo consistente con la teoria, y es el que me funciona, ahora bién, la formulación matemática para uno de los modelos (el que más me gustaba), me la tube que inventar, y como comprenderas, es muy, pero muy probable, que este equivocada, si es así, solo hay que corregir la simulación, y si no es así… «te frotare hasta que salga el genio y solucione el problema».

    Seguramente, estás pensando, que los puntos «C» y «D», cuestionan toda mi interpretación, yo también me lo he planteado, pero siempre llego a la misma pregunta… «que posibilidades hay, de que, una simulación con errores, sumada a una teoria incorrecta, arroje por resultado, el patrón de interferencia, aún teniendo en cuenta esas «dificultades»?… y hay más… mientras preparaba las primeras simulaciones, me di cuenta que la difracción (que nunca estubo entre mis objetivos), emergia de manera tan simple, que la simulación, a ese efecto, salia sobrando.

    Sé que puedes llevar esto a buén término, si decides «sumarte a la causa», o quieres más información, para decidir, estoy a tu disposición, para darte todos los detalles.

    Cuentas claras:
    Supongo que ya lo sabes, no soy físico.
    Es la primera vez que realizo una simulación.
    Y lo peor de todo… uso JAVA 🙁

    Si llegaste hasta aquí, sin importar tu desición, gracias por tener la deferencia de «leerme».

    Marcelo Puente
    mmarcep@gmail.com

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