Los astrónomos han encontrado 11 nubes de hidrógeno inesperadamente frías que se esconden en la turbulencia sobrecalentada de las burbujas de Fermi, en un descubrimiento que se comparó con encontrar cubitos de hielo dentro de un volcán.
El Burbujas de Fermi son dos lóbulos de gas increíblemente enérgico que se extienden 25,000 años luz por encima y por debajo del disco de la Vía Láctea, que abarca una altura total de 50,000 años luz.
Estas estructuras aún misteriosas fueron reveladas en 2010 por el telescopio espacial Fermi Gamma-Ray, que les dio su nombre. Se originaron en un estallido de proporciones galácticasprobablemente del centro de la Vía Láctea agujero negroy se están moviendo en Millones de millas por hora.
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Ahora, utilizando las capacidades únicas de la Fundación Nacional de Ciencias de EE. UU. Telescopio del Banco Verde (NSF GBT), los astrónomos realizaron la encuesta de radio más profunda de las burbujas de Fermi, dos veces más sensibles que las encuestas anteriores, y descubrieron 11 nubes de hidrógeno relativamente frías y neutrales incrustadas dentro de estos environes extremos.
La Vía Láctea alberga muchos entornos violentos y las burbujas de Fermi se encuentran entre las más intensas. El plasma aquí alcanza una temperatura de alrededor de 1 millón de Kelvin (999,730 grados Celsius), por lo que es una sorpresa detectar nubes de hidrógeno que son al menos 100 veces más frías, o alrededor de 10,000 kelvin.
De hecho, ver nubes de hidrógeno relativamente frías dentro de las burbujas de Fermi es similar a “encontrar cubitos de hielo en un volcán”, explica Andrew Fox, astrónomo del Instituto de Ciencias del Telescopio Espacial y coautor del estudio.
El descubrimiento proporciona un enigma galáctico existencial: “No sabíamos que el gas frío puede sobrevivir en estas salidas extremas. Esto desafía nuestra comprensión de cómo las galaxias reciclan y expulsan importantes”. dice Rongmon Bordoloi, astrofísico de la Universidad Estatal de Carolina del Norte y el investigador principal del estudio.
Las nubes de hidrógeno varían en masa y tamaño. Los 8 que se han resuelto más claramente son hasta 1,470 masas solares y varían entre 13 y 91 años luz de longitud. También son las nubes de latitud más altas de latitud hasta ahora descubiertas, a unos 13,000 años luz por encima del centro de la Vía Láctea.
Dada su estructura y su entorno energético, los astrónomos estiman que las nubes de hidrógeno pueden tener varios millones de años. Esto coincide con una estimación independiente de la edad de las burbujas de Fermi, desafiando otros modelos de formación que sugieren que las burbujas podrían ser tantas como decenas de millones de años.
“No sería posible que las nubes estén presentes si las burbujas de Fermi tuvieran 10 millones de años o más”. explica Bordoloi.
Su edad extrapolada sugiere que las nubes de hidrógeno fueron transportadas en las burbujas de Fermi por el viento nuclear o la salida del núcleo de la Vía Láctea. Este viento, que se extiende a cientos de kilómetros por segundo, es responsable de la masa y la energía en bicicleta a lo largo de una galaxia, lo que la circula desde el Centro Galáctico al Halo galáctico.
Jay Lockman, astrónomo del Observatorio del Banco Verde y coautor del estudio, aclarar La importancia de las nubes para revelar el viento nuclear: “Así como no puedes ver el movimiento del viento en la Tierra a menos que haya nubes para rastrearlo, no podemos ver el viento caliente de la Vía Láctea, pero podemos detectar la emisión de radio de las nubes frías que lleva”.
Al igual que en la Tierra, estas nubes son efímeras, con una vida útil proyectada de hasta 8 millones de años, un chasquido de los dedos en escalas de tiempo galácticas. De hecho, ya han cambiado mucho, y pueden haber sido parte de una nube más grande que estaba fragmentada por el plasma circundante. Por el contrario, las nubes de hidrógeno pueden haberse condensado desde el plasma circundante debido a la inestabilidad térmica.
En general, este estudio tiene implicaciones universales. Encontrar nubes de hidrógeno tan frías dentro del caos de las burbujas de Fermi no solo es relevante para la Vía Láctea. También ayuda a mejorar los modelos de evolución galáctica, remodelando la comprensión de los astrónomos de cómo la materia y la energía se ciclan en las galaxias en todo el cosmos.
Esta investigación se publica en Las cartas de la revista astrofísica.