XMM-Newton, un telescopio espacial operado por la Agencia Espacial Europea y la NASA, ha fotografiado un vasto “Cloverleaf” cósmico para descubrir sus misteriosos orígenes.
Cloverleaf es un ejemplo de “círculo de radio extraño” u ORC. Estos objetos son extrañas burbujas de luz de radio que son tan grandes que pueden tener miles de veces el ancho de la Vía Láctea, abarcando así una galaxia entera (a veces, muchas).
Los ORC se descubrieron en 2019 cuando el australiano Matriz de kilómetros cuadrados Pathfinder (ASKAP) retomó el nombre acertado ORC-1. Desde entonces, los estudios de radio del cosmos se han vuelto lo suficientemente sensibles como para detectar otros siete ORC, uno de los cuales es el Cloverleaf, objeto de las observaciones de XMM-Newton.
El poder necesario para crear tal estructura es inmenso, lo que lleva a los astrónomos a reflexionar sobre qué eventos podrían ser violentos. suficiente para crear ORC. Gracias a las observaciones XMM-Newton, los investigadores creen que el evento de creación de Cloverleaf fue una colisión entre dos grupos de galaxias.
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“Esta es la primera vez que alguien ve la emisión de rayos X asociada con un ORC”, dijo Esra Bulbul, líder del equipo detrás de esta investigación y astrofísica del Instituto Max Planck de Física Extraterrestre. dijo en declaración. “Era la llave que faltaba para desbloquear el secreto de la formación de Cloverleaf”.
Cómo hacer una radiografía de un ORC
Multitud de simulaciones por ordenador han intentado reconstruir el nacimiento de los ORC y han conseguido recrear las formas de estas extrañas formaciones. Sin embargo, ninguno ha recreado la intensidad de las amplias emisiones de radio que definen a un ORC.
Bulbul se dio cuenta, sin embargo, de que los ORC no se habían estudiado antes con luz de rayos X. El científico razonó que tal estudio podría constituir la pieza que faltaba del rompecabezas. Junto con el postdoctorado del Instituto Max Plank, Xiaoyuan Zhang, configuró datos de escaneo del Extended Roentgen Survey con un Imaging Telescope Array (eROSITA) en busca de dichas emisiones relacionadas con ORC.
El dúo encontró datos de una emisión de rayos X que pareció para estar vinculado al Cloverleaf ORC reunido durante solo 7 minutos de tiempo de observación de eROSITA. Aunque se trataba de una pequeña cantidad de datos, fue suficiente para que Bulbul reuniera un equipo más grande y obtuviera cinco horas y media de tiempo de telescopio con XMM-Newton.
“Tuvimos mucha suerte”, dijo Zhang en el comunicado. “Vimos varias fuentes puntuales de rayos X plausibles cerca del ORC en las observaciones de eROSITA, pero no la emisión expandida que vimos con XMM-Newton. Resulta que las fuentes de eROSITA no podrían haber sido de Cloverleaf, pero fue lo suficientemente convincente para que podamos echar un vistazo más de cerca.”
Un choque entre galaxias
La emisión de rayos X de Cloverleaf vista por XMM-Newton muestra la distribución de gas dentro de un grupo de galaxias incrustadas en el ORC. Esto es algo así como un contorno con tiza en la escena de un crimen.
Al observar cómo se había perturbado este gas, el equipo pudo ver que las galaxias dentro de Cloverleaf alguna vez formaron parte de dos grupos separados que se juntaron, colisionaron y fusionaron.
La emisión de rayos X también reveló la temperatura del gas en la región, situándola en alrededor de 15 millones de grados Fahrenheit (8,3 millones de grados Celsius). Cuanto mayores sean las masas de galaxias involucradas en acumulaciones galácticas como ésta, mayor será la influencia gravitacional de la fusión y más rápido será arrastrado el gas. Todo eso, a su vez, aumenta la temperatura del gas que cae, es decir, la temperatura. La obtención de este material puede dar a los científicos una pista sobre cuántas galaxias participaron en la fusión. Sólo necesitarías trabajar hacia atrás.
“Esa medición nos permite deducir que Cloverleaf ORC está albergado por alrededor de una docena de galaxias que han gravitado juntas, lo que concuerda con lo que vemos en imágenes de luz visible profunda”, dijo Zhang.
En cuanto a las emisiones de radio del ORC, el equipo sugiere que fueron generadas por partículas aceleradas por ondas de choque que surgieron de las galaxias mientras chocaban entre sí.
Un problema con la propuesta del equipo es que fusiones de grupos de galaxias son comunes, pero los ORC, por otro lado, son raros. Eso significa que aún no está claro cómo este grupo de galaxias en particular que se estrelló creó Cloverleaf, mientras que eventos similares no han dado origen a tales ORC.
“Las galaxias interactúan y se fusionan todo el tiempo”, dijo en el comunicado Kim Weaver, científico del proyecto de la NASA para XMM-Newton en el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA, que no participó en el estudio. “Pero el origen de las partículas aceleradas no está claro”.
Añadió que otra posibilidad para la poderosa señal de radio puede implicar la agujeros negros supermasivos que se encuentran en el corazón de cada una de las galaxias en colisión. Es posible que estos agujeros negros hayan pasado por episodios de alimentación y actividad extrema en el pasado. Los electrones reliquias de esa antigua actividad podrían permanecer y haber sido reacelerados por la fusión de grupos de galaxias que produjeron intensas emisiones de radio.
Es posible que el misterio del Cloverleaf se haya resuelto, pero los hallazgos plantean más preguntas sobre estas enormes emisiones de radio. El equipo continuará estudiando este ORC para resolver esas dudas.
“Las fusiones constituyen la columna vertebral de la formación de estructuras, pero hay algo especial en este sistema que dispara la emisión de radio”, dijo Bulbul. “No podemos decir en este momento qué es, por lo que necesitamos más datos y más profundos tanto de radiotelescopios como de rayos X”.
La investigación del equipo fue publicada el martes (30 de abril) en la revista. Cartas de Astronomía y Astrofísica.