La NASA investiga el misterio de las extrañas “burbujas” cósmicas gigantes

Utilizando el telescopio Chandra de la NASA, se han descubierto agujeros negros supermasivos en crecimiento en una exploración de estas burbujas, inmensas reservas de gas de hidrógeno ubicadas en el Universo primitivo. Se cree que estos agujeros negros y los estallidos de formación de estrellas son los que iluminan y calientan el gas en las burbujas. Esto representa una “mayoría de edad” de las galaxias y el agujero negro, cuando comienza a atenuarse su rápido crecimiento.

Se ha llevado a cabo un estudio detallado de 29 de estas gigantescas burbujas de gas hidrógeno con el Observatorio Chandra de rayos X de la NASA, buscando identificar la fuente de la inmensa energía requerida para iluminar esas estructuras. Estas misteriosas manchas, a las que los astrónomos llaman “manchas Lyman alfa” debido a la luz que emiten, tienen varios cientos de miles de años luz de estensión y se observan cuando el Universo tenía sólo unos dos mil millones de años, o aproximadamente el 15 % de su edad actual.

La imagen compuesta de la izquierda muestra una de las mayores manchas observadas en este estudio. El brillante gas de hidrógeno en las burbujas se muestra por una imagen Lyman-alfa (color amarillo) desde el Observatorio Astronómico Nacional del Japón del telescopio Subaru. Una galaxia situada en la burbuja es visible en una imagen óptica de banda ancha (blanco) del Telescopio Espacial Hubble y en una de infrarrojos del Telescopio Espacial Spitzer (rojo). Por último, la imagen del Observatorio Chandra de rayos X, en azul, muestra evidencia de un creciente agujero negro supermasivo en el centro de la galaxia. La radiación y las emisiones activas de este agujero negro son lo bastante poderosas como para iluminar y calentar el gas en la burbuja. Se cree que la radiación y los vientos emitidos por la rápida formación de estrellas que se produce en la galaxia tienen efectos similares. También se han visto pruebas claras de otros cuatro agujeros negros activos en las burbujas.

La representación artística de la derecha muestra muestra cómo se podría ver una de las galaxias dentro de una burbuja a una distancia relativamente cercana. El flujo doble de emisión energética producido por el agujero negro supermasivo en el centro de la galaxia se muestra en color amarillo brillante, por encima y por debajo de los brazos espirales de la galaxia. Esta emisión ilumina y calienta el gas que rodea la galaxia. La radiación de las regiones cercanas al agujero negro también desempeña un papel importante en la iluminación y el calentamiento de la burbuja. En esta galaxia se forman estrellas a un rápido ritmo, y las estrellas jóvenes se destruyen en explosiones de supernovas. Las tres estrellas brillantes sobre el bulto central de la galaxia son ejemplos de este tipo de supernovas (la ilustración que acompaña muestra los efectos de dichas explosiones).

Estos nuevos resultados muestran cómo las burbujas encajan en la historia cósmica de las galaxias y cómo evolucionan los agujeros negros. Se cree que las galaxias se forman cuando las corrientes de gas caen hacia el interior bajo la atracción de la gravedad y enfrían la emisión de radiación. Este proceso debería detenerse cuando el gas se calienta por la radiación y es empujado fuera de las galaxias y sus agujeros negros. Las burbujas pueden ser una señal de esta primera etapa, o de la segunda.

En base a los nuevos datos y argumentos teóricos, Geach y sus colegas demuestran que es más probable que el calentamiento del gas a causa del creciente agujero negro supermasivo y los estallidos de formación de estrellas, en lugar de enfriar, alimente las burbujas. Esto implica que las burbujas representan una etapa en que las galaxias y los agujeros negros están comenzando a disminuir su rápido crecimiento debido a estos procesos de calentamiento. Esta es una etapa crucial de la evolución de las galaxias y los agujeros negros –conocida como “retroalimentación”– y que los astrónomos han tratado de entender durante mucho tiempo.

Los resultados del estudio se publicaron este mes en la edición de la revista Astrophysical Journal.

Fuente: Chandra. Aportado por Eduardo J. Carletti

Vía Axxón