Una ilustración muestra un «tornado cósmico» que fluye alrededor de Sgr A,* el agujero negro supermasivo central de la Vía Láctea.(Crédito de la imagen: Robert Lea (creado con Canva))
Los astrónomos han descubierto «tornados espaciales» que arrasan el corazón de la Vía Láctea en las proximidades del agujero negro supermasivo central de nuestra galaxia, Sagitario A* (Sgr A*). El descubrimiento proporcionó al equipo una visión más completa del ciclo de creación y destrucción en el corazón de nuestra galaxia.
Los investigadores realizaron el descubrimiento utilizando una red de radiotelescopios en Chile llamada Atacama Large Millimeter/ submillimeter Array (ALMA), que agudizó nuestra visión del movimiento dentro de la región de la Vía Láctea llamada zona molecular central (CMZ) por un factor de 100.
«Nuestra investigación contribuye al fascinante paisaje del Centro Galáctico al descubrir estos delgados filamentos como una parte importante de la circulación de materiales», afirmó en un comunicado Xing Lu, miembro del equipo del Observatorio Astronómico de Shanghái…. «Podemos imaginarlos como tornados espaciales: son violentas corrientes de gas, se disipan en breve y distribuyen materiales en el entorno de forma eficiente».
Hace tiempo que se sabe que la ZMC alberga agitadas nubes de polvo y moléculas que experimentan constantemente un ciclo de creación y destrucción. Sin embargo, el mecanismo que impulsa este proceso ha estado rodeado de misterio.
«Cuando revisamos las imágenes de ALMA que mostraban los flujos de salida, observamos estos largos y estrechos filamentos espacialmente alejados de cualquier región de formación estelar», afirmó en el mismo comunicado Kai Yang, líder del equipo de estudio, de la Universidad Jiao Tong de Shanghái. «A diferencia de los objetos que conocemos, estos filamentos nos sorprendieron. Desde entonces, nos hemos estado preguntando qué son».
Filamentos misteriosos envuelven el corazón de nuestra galaxia
Los investigadores utilizaron ALMA para rastrear moléculas, utilizándolas como «trazadores» de diversos procesos que tienen lugar en las nubes moleculares de la ZMC. En particular, el monóxido de silicio resultó útil para rastrear ondas de choque ondulantes energéticas.
Esto reveló detalles del nuevo tipo de estructuras filamentosas largas y estrechas observadas en las líneas espectrales del monóxido de silicio y otras ocho moléculas de la ZMC. Estos detalles se observaron a una escala muy fina, con una resolución de unos 0,033 años-luz (0,01 pársecs). Es impresionante, teniendo en cuenta que la Tierra está a unos 27.800 años-luz de la ZMCM.
Las estructuras finas se distinguen de otros filamentos de materia gaseosa más densos de la ZMC, ya que no parecen tener velocidades compatibles con flujos de materia y no parecen estar asociadas a emisiones de polvo en la ZMC.
Además, las estructuras recién descubiertas no parecen estar en equilibrio hidrostático, lo que significa que la fuerza de gravedad hacia el interior que actúa sobre ellas no está equilibrada por la presión hacia el exterior del propio gas y polvo de los filamentos.
Filamentos delgados vistos en la CMZ de la Vía Láctea alrededor del agujero negro supermasivo Sgr A* por el telescopio ALMA. (Crédito de la imagen: Yang et al.)
Los astrónomos no saben actualmente con certeza cómo surgen estos delgados filamentos de polvo y gas, pero ALMA encontró indicios que les llevaron a sospechar fuertemente que este proceso implica que el material es «chocado» – impactado por ondas de choque.
Estas pistas incluían el cambio en los niveles de energía de las moléculas de monóxido de silicio debido a la rotación, conocido como «transición rotacional», que conduce a una emisión llamada SiO 5-4. Otra pista fue la abundancia de moléculas orgánicas en esta región observada por ALMA.
El equipo teoriza que los choques crean inicialmente estos delgados filamentos en el proceso, liberando monóxido de silicio y moléculas orgánicas como metanol, cianuro de metilo y cianoacetileno en el medio interestelar. A continuación, los filamentos se disipan, lo que renueva el material liberado por los choques en la ZMC.
Las moléculas se congelan a continuación, formando granos de polvo y estableciendo así un equilibrio entre agotamiento y reposición.
Las antenas del Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) brillan bajo el cielo austral. (Crédito de la imagen: ESO/B. Tafreshi (twanight.org))
«La alta resolución angular y la extraordinaria sensibilidad de ALMA fueron esenciales para detectar estas emisiones de líneas moleculares asociadas a los delgados filamentos y para confirmar que no existe ninguna asociación entre estas estructuras y las emisiones de polvo», afirmó Yichen Zhang, miembro del equipo de la Universidad Jiao Tong de Shanghai. «Nuestro descubrimiento supone un avance significativo al detectar estos filamentos a una escala mucho más fina de 0,01 pársecs para marcar la superficie de trabajo de estos choques».
Si estos finos filamentos son abundantes en toda la ZMC, como lo son en la región de muestra en la que los encontró ALMA, esto significa que existe un equilibrio en el ciclo de destrucción y creación de moléculas en el corazón de la Vía Láctea.
«El monóxido de silicio es actualmente la única molécula que rastrea exclusivamente choques, y la transición rotacional SiO 5-4 sólo es detectable en regiones con choques con densidades y temperaturas relativamente altas», dijo Yang. «Esto la convierte en una herramienta especialmente valiosa para rastrear procesos inducidos por choques en las regiones densas de la ZMC».
El equipo espera que las futuras observaciones de ALMA puedan cubrir algo más que la transición SiO 5-4 del monóxido de silicio en observaciones que abarquen una región más amplia de la CMZ.
La vinculación de estas observaciones con simulaciones podría confirmar el origen de los delgados filamentos, definiendo así mejor los procesos cíclicos dentro de la extraordinaria región central de la Vía Láctea.
La investigación del equipo se publicó en febrero en la revista Astronomy & Astrophysics.
