Burbujas galácticas juegan a un Pinball cósmico con partículas energéticas.

La galaxia NGC 3079.

Imágenes de rayos X de Chandra y imágenes ópticas de Hubble de NGC 3079. La galaxia NGC 3079 contiene dos "superburbujas" que se extienden en lados opuestos del centro de la galaxia: una tiene 4.900 años luz de diámetro y la otra es solo un poco más pequeña con un diámetro de alrededor de 3.600 años luz. Las superburbujas en NGC 3079 están definidas por rayos X, óptica y emisión de radio. En estas imágenes, se incluyen los rayos X de Chandra y los datos ópticos del Hubble para un campo amplio así como una vista de primer plano (la imagen de primer plano es de 1 minuto de arco a través de aproximadamente 20.000 años luz). Las observaciones de Chandra muestran que un acelerador de partículas cósmicas en NGC 3079 está produciendo partículas ultraenergéticas en los bordes de las superburbujas. (Crédito: rayos X: NASA / CXC / Universidad de Michigan / J-T Li et al.; Óptico: NASA / STScI).

Todos conocemos las burbujas de baños de jabón o sodas. Estas burbujas de la experiencia cotidiana en la Tierra miden unos pocos centímetros y consisten en una delgada película de líquido que contiene un pequeño volumen de aire u otro gas. En el espacio, sin embargo, hay burbujas muy diferentes, compuestas de un gas más ligero dentro de uno más pesado, y pueden ser enormes.

La galaxia NGC 3079, ubicada a unos 67 millones de años luz de la Tierra, contiene dos "super burbujas" que no se parecen a nada aquí en nuestro planeta. Un par de regiones similares a globos se extienden en lados opuestos del centro de la galaxia: una tiene 4 900 años luz de diámetro y la otra es solo un poco más pequeña, con un diámetro de unos 3 600 años luz. Para el contexto, un año luz es alrededor de 6 billones de millas, o 9 billones de kilómetros.

Las super burbujas en NGC 3079 emiten luz en forma de rayos X, óptica y emisión de radio, haciéndolas detectables por los telescopios de la NASA. En esta imagen compuesta, los datos de rayos X del Observatorio de rayos X Chandra de la NASA se muestran en púrpura y los datos ópticos del Telescopio Espacial Hubble de la NASA se muestran en naranja y azul. Una versión etiquetada de la imagen de rayos X muestra que la super burbuja superior es claramente visible, junto con indicios de una emisión más débil de la super burbuja inferior.

Versión etiquetada.

Las nuevas observaciones de Chandra muestran que en NGC 3079 un acelerador de partículas cósmicas está produciendo partículas ultraenergéticas en los bordes de las super burbujas. Estas partículas pueden ser mucho más energéticas que las creadas por el Gran Colisionador de Hadrones (LHC) de Europa, el acelerador de partículas hecho por el hombre más poderoso del mundo.

Las super burbujas en NGC 3079 proporcionan evidencia de que ellas y estructuras como ellas pueden ser la fuente de partículas de alta energía llamadas "rayos cósmicos" que bombardean regularmente la Tierra. Las ondas de choque, similares a las explosiones sónicas causadas por los planos super sónicos, asociadas con las estrellas en explosión, pueden acelerar las partículas hasta unas 100 veces más grandes que las generadas en el LHC, pero los astrónomos no están seguros de dónde provienen aún más rayos cósmicos energéticos. Este nuevo resultado sugiere que las super burbujas pueden ser una fuente de estos rayos cósmicos ultra energéticos.

El telescopio espacial Hubble de la NASA/ESA.

Las regiones externas de las burbujas generan ondas de choque a medida que se expanden y chocan con el gas circundante. Los científicos piensan que las partículas cargadas dispersan o rebotan en los campos magnéticos enredados en estas ondas de choque, al igual que las bolas que rebotan en los topes de una máquina de pinball. Cuando las partículas cruzan el frente de choque, se aceleran, como si recibieran una patada de la aleta de una máquina de pinball. Estas partículas energéticas pueden escapar y algunas pueden eventualmente golpear la atmósfera de la Tierra en forma de rayos cósmicos.

La cantidad de ondas de radio o rayos X en diferentes longitudes de onda o "espectros" de una de las burbujas sugiere que la fuente de la emisión es electrones en espiral alrededor de las líneas del campo magnético, y que se irradian mediante un proceso llamado radiación sincrotrón. Esta es la primera evidencia directa de radiación de sincrotrón en rayos X de alta energía de una super burbuja del tamaño de una galaxia, y les informa a los científicos acerca de las energías máximas que los electrones han alcanzado. No se entiende por qué la emisión de sincrotrón se detecta solo en una de las burbujas.

El telescopio espacial de rayos X Chandra de la NASA.

Los espectros de radio y rayos X, junto con la ubicación de la emisión de rayos X a lo largo de los bordes de las burbujas, implican que las partículas responsables de la emisión de rayos X deben haberse acelerado en las ondas de choque allí, porque tendrían que haber perdido demasiada energía al ser transportado desde el centro de la galaxia.

Los super burbujas de NGC 3079 son primos más jóvenes de las "burbujas Fermi", ubicadas por primera vez en la galaxia de la Vía Láctea en 2010. Los astrónomos piensan que tales super burbujas pueden formarse cuando los procesos asociados con la materia caen en un agujero negro supermasivo en el centro de la galaxia, lo que lleva a la liberación. De enormes cantidades de energía en forma de partículas y campos magnéticos. Las Super burbujas también pueden ser esculpidas por los vientos que fluyen de una gran cantidad de estrellas jóvenes y masivas.

Un artículo que describe estos resultados fue dirigido por Jiangtao Li de la Universidad de Michigan y aparece en The Astrophysical Journal. También está disponible en línea. El Centro Marshall de Vuelos Espaciales de la NASA en Huntsville, Alabama, administra el programa Chandra para la Dirección de Misiones Científicas de la NASA en Washington. El Observatorio Astrofísico Smithsonian en Cambridge, Massachusetts, controla la ciencia y las operaciones de vuelo de Chandra.

Rayos X de crédito: NASA / CXC / Universidad de Michigan / J-T Li et al .; Óptico: NASA / STScI

Una mirada rápida a las super burbujas NGC 3079.

Los astrónomos han descubierto que una galaxia, llamada NGC 3079, sopla burbujas en el espacio y actúa como un extraordinario acelerador de partículas. Es probable que estos "superburbujas" sean explotados por arrebatos impulsados por material que cae sobre un agujero negro supermasivo en el centro de la galaxia o por vientos de estrellas jóvenes. El estiramiento de miles de años luz, las superburbujas en NGC 3079 se ven en rayos X, óptica y emisión de radio. Las partículas en estas superburbujas pueden ser cien veces más energéticas que las creadas por el acelerador más poderoso del mundo, el Gran Colisionador de Hadrones. Los astrónomos piensan que las supercubiertas como las de NGC 3079 pueden ser la fuente de rayos cósmicos extremadamente energéticos. Los científicos han intentado durante mucho tiempo rastrear todas las fuentes de rayos cósmicos, partículas de alta energía que bombardean regularmente la Tierra.

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• Fecha de lanzamiento 28 de febrero de 2019, enlace noticia.