Un modelo 3D de la «burbuja local» de la Vía Láctea creado utilizando datos de eROSITA.(Crédito de la imagen: Michael Yeung / MPE)
Utilizando datos del sondeo eROSITA All-Sky Survey, los astrónomos han creado un mapa en 3D de la burbuja de baja densidad de gas caliente de millones de grados que emite rayos X y rodea el sistema solar.
La investigación ha revelado un gradiente de temperatura a gran escala dentro de esta burbuja, denominada Burbuja Caliente Local (LHB, por sus siglas en inglés), lo que significa que contiene puntos calientes y fríos. El equipo sospecha que este gradiente de temperatura pudo deberse a la explosión de estrellas masivas en supernovas, que recalentaron la burbuja. Este recalentamiento provocaría la expansión de la bolsa de gas de baja densidad.
Los investigadores también hallaron lo que parece ser un «túnel interestelar», un canal entre estrellas dirigido hacia la constelación del Centauro. Este túnel podría unir la burbuja del sistema solar con una superburbuja vecina y podría haber sido labrado por estrellas jóvenes en erupción y por potentes vientos estelares de alta velocidad.
Los científicos conocen el concepto de LHB desde hace al menos cinco décadas. Esta cavidad de gas de baja densidad se sugirió por primera vez para explicar las mediciones de fondo de rayos X de energía relativamente baja o «suaves». Estos fotones, con una energía de alrededor de 0,2 electronvoltios (eV), no pueden viajar muy lejos a través del espacio interestelar antes de ser absorbidos.
El hecho de que nuestro vecindario solar inmediato carezca de grandes cantidades de polvo interestelar que pudiera emitir estos fotones sugirió la existencia de un plasma emisor de rayos X blandos que desplaza materiales neutros alrededor del sistema solar en una «Burbuja Caliente Local». Así nacieron las teorías de la LHB.
Uno de los principales problemas de esta teoría surgió en 1996, cuando los científicos descubrieron que los intercambios entre el viento solar, una corriente de partículas cargadas expulsadas por el sol, y las partículas de la «geocorona» de la Tierra, la capa más externa de la atmósfera de nuestro planeta, emiten fotones de rayos X con energías similares a las propuestas para originarse en el LHB.
Comprensión de la burbuja local del sistema solar
El telescopio eROSITA, el instrumento principal de la misión Spectrum-Roentgen-Gamma (SRG) lanzada en 2019, es el instrumento ideal para abordar este enigma. A 1 millón de millas (1,5 millones de kilómetros) de la Tierra, eROSITA es el primer telescopio de rayos X que observa el universo desde fuera de la geocorona terrestre, lo que significa que se puede descartar el posible «ruido» de rayos X de las observaciones de fotones del LHB.
Además, el All-Sky Survey de eROSITA (eRASS1) recogió datos durante una pausa en el ciclo solar de 11 años del sol, cuando los vientos solares son débiles, llamada «mínimo solar». Esto redujo la cantidad de contaminación procedente del intercambio de vientos solares.
«En otras palabras, los datos del eRASS1 hechos públicos este año proporcionan la visión más limpia del cielo de rayos X hasta la fecha, lo que lo convierte en el instrumento perfecto para estudiar el LHB», afirmó en un comunicado Michael Yeung, jefe del equipo e investigador del Instituto Max Planck de Física (MPE).
Dos versiones de los datos del eRosita All-Sky Survey Catalogue (eRASS1) (Derecha) el cielo de rayos X sobre la Tierra (derecha) fuentes de rayos X. (Crédito de la imagen: MPE, J. Sanders für das eROSITA-Konsortium)
Tras dividir el hemisferio de la Vía Láctea en 2.000 regiones distintas, Yeung y sus colegas analizaron la luz de todas estas regiones. Lo que descubrieron fue una clara disparidad de temperaturas en el LHB, con el norte galáctico más frío que el sur galáctico.
El mismo equipo ya había establecido que el gas caliente del LHB es relativamente uniforme en cuanto a su densidad. Comparándolo con el gas de las nubes moleculares frías y densas del borde del LHB, el equipo pudo crear un mapa 3D detallado del LHB.
Estructura 3D de la burbuja local de la Vía Láctea creada con datos de eROSITA. (Crédito de la imagen: Michael Yeung/MPE)
Esto reveló que el LHB se estira hacia los polos del hemisferio galáctico. El gas caliente se expande en la dirección que ofrece menos resistencia, que, en este caso, se aleja del disco galáctico. Por lo tanto, esto no fue una gran sorpresa para los investigadores, ya que también es un hallazgo que había sido revelado por el predecesor de eROSITA, ROSAT, hace unas 3 décadas.
Pero el nuevo mapa en 3D reveló algo desconocido hasta ahora.
«Lo que no sabíamos era la existencia de un túnel interestelar en dirección a Centaurus, que abre una brecha en el medio interestelar más frío», afirma en el comunicado Michael Freyberg, miembro del equipo y físico del MPE. «Esta región se destaca en gran relieve gracias a la sensibilidad mucho mejorada de eROSITA y una estrategia de sondeo muy diferente en comparación con ROSAT».
La nebulosa L1527 y su protoestrella en erupción ofrecen un espectáculo de fuegos artificiales, captado por el JWST. Una retroalimentación como ésta podría ayudar a esculpir una red de «túneles» entre estrellas. (Crédito de la imagen: NASA, ESA, CSA, STScI)
Excitantemente, el equipo sospecha que el túnel de Centaurus en el LHB puede ser sólo una parte de una red de túneles de gas caliente que se abren camino entre el gas frío del medio interestelar entre las estrellas.
Esta red de medio interestelar se mantendría y sustentaría por la influencia de las estrellas en forma de vientos estelares, las supernovas que marcan la muerte de estrellas masivas y los chorros que salen de las estrellas recién formadas o «protoestrellas».
Estos fenómenos se denominan «retroalimentación estelar» y se cree que recorren la Vía Láctea, dándole forma.
Además del mapa en 3D del LHB, el equipo también creó un censo de restos de supernovas, superburbujas y polvo, que incorporaron al mapa para construir un modelo interactivo en 3D del vecindario cósmico del sistema solar.
Esto incluye otro túnel del medio interestelar conocido hasta ahora, llamado túnel Canis Majoris. Se cree que se extiende entre el LHB y la nebulosa Gum o entre el LHB y GSH238+00+09, una superburbuja más distante.
También cartografiaron densas nubes moleculares en el borde del LHB que se alejan a toda velocidad de nosotros. Estas nubes podrían haberse formado cuando el LHB se «despejó» y el material más denso fue barrido hacia sus extremos. Esto también podría dar una pista sobre el momento en que el Sol entró en esta burbuja local de baja densidad.
«Otro dato interesante es que el sol debió de entrar en la LHB hace unos pocos millones de años, poco tiempo en comparación con la edad del sol [4.600 millones de años] », afirma Gabriele Ponti, miembro del equipo y científica del MPE. «Es pura coincidencia que el sol parezca ocupar una posición relativamente central en el LHB a medida que nos desplazamos continuamente por la Vía Láctea».
Puedes explorar el modelo 3D del equipo de nuestro vecindario solar aquí.
