El enigma de los círculos de onda tan grandes que contienen galaxias

Pensamos que ya conocemos prácticamente todos los fenómenos físicos del cosmos y que la explicación científica es la correcta. Pero parece que no siempre es así. De hecho, no todos los días los astrónomos se preguntan: "¿Qué es eso?" cuando se enfrentan a imágenes y datos del espacio.

Al fin y al cabo, la mayoría de los fenómenos astronómicos observados son conocidos: estrellas, planetas, agujeros negros, asteroides y galaxias. Pero en 2019, el recién terminado telescopio ASKAP (Australian Square Kilometer Array Pathfinder) detectó algo que nadie había visto antes: círculos de ondas de radio tan grandes que contenían galaxias enteras en sus centros.

Mientras la comunidad de astrofísica intentaba determinar qué eran estos círculos, también querían saber su origen. Ahora, un equipo liderado por Alison Coil, de la Universidad de California en San Diego, cree que pueden haber encontrado la respuesta: los círculos son capas formadas por vientos galácticos que salen, posiblemente de estrellas masivas en explosión conocidas como supernovas. Sus conclusiones se han publicado en Nature.

Originalmente se propusieron múltiples teorías para explicar el origen de los extraños círculos de radio (ORC por sus siglas en inglés), incluidas nebulosas planetarias y fusiones de agujeros negros, pero los datos de radio por sí solos no pudieron discriminar entre las teorías. Coil y sus colaboradores estaban intrigados y pensaron que era posible que los anillos de radio fueran un desarrollo de las últimas etapas de las galaxias con formación estelar que habían estado estudiando. Comenzaron a investigar ORC 4, el primer ORC descubierto que es observable desde el hemisferio norte.

Hasta entonces, los ORC sólo se habían observado a través de sus emisiones de radio, sin ningún dato óptico. El equipo de Coil utilizó un espectrógrafo de campo integral en el W.M. Keck en Maunakea, Hawaii, para observar ORC 4, y el análisis reveló una enorme cantidad de gas comprimido, calentado y altamente luminoso, mucho más de lo que se ve en la galaxia promedio.

Con más preguntas que respuestas, el equipo se puso a trabajar como detective. Utilizando datos de imágenes ópticas e infrarrojas, determinaron que las estrellas dentro de la galaxia ORC 4 tenían alrededor de seis mil millones de años.

La gran ventaja que tiene el equipo de Coil es que lleva años estudiando galaxias masivas con "estallidos estelares" que pueden impulsar estos vientos ultrarrápidos. Las galaxias con estallido estelar tienen una tasa excepcionalmente alta de formación de estrellas. Cuando las estrellas mueren y explotan, expulsan gas. Si suficientes estrellas explotan cerca unas de otras al mismo tiempo, la fuerza de estas explosiones puede expulsar el gas de la propia galaxia en forma de vientos que pueden viajar a una velocidad de hasta 2.000 kilómetros por segundo.

Para confirmar esta teoría, realizaron simulaciones mostrando vientos galácticos que soplaron durante 200 millones de años antes de que se apagaran. Cuando el viento se detuvo, la onda de choque continuó impulsando gas a alta temperatura fuera de la galaxia y creó un anillo de radio, mientras que un choque inverso envió gas más frío de regreso a la galaxia.

"Para que esto funcione se necesita una tasa de salida de masa alta, lo que significa que se expulsa una gran cantidad de material muy rápidamente. Y el gas circundante justo fuera de la galaxia tiene que ser de baja densidad, de lo contrario el choque se detiene. Estos son los dos factores clave – explica Coil en un comunicado -. Los ORC nos brindan una manera de 'ver' los vientos a través de datos de radio y espectroscopia. Esto puede ayudarnos a determinar qué tan comunes son estos vientos galácticos extremos y cuál es el ciclo de vida del viento. También pueden ayudarnos a aprender más sobre la evolución galáctica: ¿todas las galaxias masivas pasan por una fase ORC? ¿Las galaxias espirales se vuelven elípticas cuando ya no forman estrellas? Creo que hay mucho que podemos aprender sobre los ORC y aprender de ellos".

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