Los agujeros negros supermasivos en los corazones de las galaxias pueden estar lanzando olas de gas calientes y turbulentas a través del cosmos, manteniendo vivos los cúmulos de galaxias con su calor.
Y por primera vez, los astrofísicos creen haber visto esa turbulencia en acción.
Eche un vistazo a un cúmulo de galaxias masivo y verá gas caliente girando en su núcleo, llenando el espacio entre estrellas y galaxias. Pero hay un misterio sobre este gas. ¿Cómo se mantiene tan caliente? Los modelos simples sugieren que debería perder energía mucho más rápido de lo que lo hace, y que la gravedad debería comenzar a unir toda la nube en estrellas dentro de aproximadamente mil millones de años de su formación. Esas estrellas, a su vez, se quemarían, y la galaxia moriría con ellas. Los astrofísicos llaman a este proceso "enfriamiento catastrófico". Pero esto no sucede.
Resulta que, en 2005, los investigadores encontraron una explicación parcial de por qué no. Encontraron burbujas formándose dentro de esas densas nubes de gas, cavidades gigantes en el espacio, algunas tan grandes como la Vía Láctea. Estas burbujas gigantes se alejaban de los agujeros negros supermasivos en los centros galácticos y, a su vez, escribieron los investigadores, parecían evitar un enfriamiento catastrófico.
Pero la pregunta seguía siendo: ¿cómo se transfiere toda esa energía al gas alrededor de las burbujas? En un nuevo artículo, publicado en la base de datos arXiv el 18 de noviembre (el documento aún no ha pasado por el proceso formal de revisión por pares), los investigadores informan evidencia de turbulencia alrededor de las burbujas: remolinos y remolinos que giran remolinos y remolinos más pequeños, que giran de remolinos más pequeños todavía. Con el tiempo, según la teoría, el comportamiento caótico alcanza el nivel microscópico, donde se disipa en forma de calor.
"Puedes imaginar la burbuja como una cuchara que está revolviendo el té caliente", dijo a Live Science el autor principal del estudio, Yuan Li, astrofísico de la Universidad de California, Berkeley.
La cuchara crea un "movimiento a granel" del té, pero saca la cuchara y notarás que se forman remolinos más pequeños en el líquido, lo que crea remolinos aún más pequeños. Cuando los remolinos dejan de girar, es porque su energía se ha convertido en calor, dijo. En una taza sobre tu mesa, la calefacción no es muy dramática; te costaría hervir el agua con solo agitarlo. Pero la energía de las burbujas que se mueven a través del espacio es mucho más intensa, y parece que la turbulencia convierte una fracción significativa de la energía cinética en calor.
Li y sus coautores no hicieron ninguna observación nueva para encontrar la turbulencia. En cambio, lo detectaron en los datos ya disponibles de los cúmulos de galaxias Perseo, Abell 2597 y Virgo.
Li dijo que filamentos de gas más frío atraviesan las nubes en los centros de esas galaxias. Estos datos increíblemente precisos y de alta resolución le permitieron a Li hacer un mapa de qué tan rápido se movía el gas en cada punto y en qué dirección.
Ese mapa de calor mostró un claro patrón de turbulencia. "En un modo de turbulencia hay grandes remolinos que hacen pequeños remolinos que hacen incluso remolinos más pequeños. Tienes una hermosa cascada", dijo Li.
La "hermosa cascada" parecía aparecer en el centro de cada cúmulo de galaxias.
"No esperaba eso, nadie esperaba eso", dijo.
Incluso los remolinos más pequeños aquí están en una escala inimaginable, lo suficientemente grande como para tragar fácilmente nuestro sistema solar. Después de todo, dijo Li, están teniendo lugar en la cantidad de densos "botes de basura llenos de galaxias". Brian McNamara, autor principal del artículo de Nature de 2005 que sugirió por primera vez que las burbujas podrían estar calentando estos gases, dijo que el nuevo hallazgo le pareció fascinante, pero que tenía reservas.
"Todo es muy interesante. Pero no es concluyente para mi mente. No estoy completamente convencido", dijo McNamara a Live Science. McNamara, quien es presidente del Departamento de Física y Astronomía de la Universidad de Waterloo de Canadá, dijo que el problema más importante es que las cascadas que Li y sus colegas encontraron no coinciden exactamente con lo que esperarías de la turbulencia sola. Eso sugiere que otros efectos podrían estar funcionando, escribieron los autores del estudio, o tal vez hay alguna física desconocida que rige el comportamiento de la turbulencia en estas condiciones extremas.
McNamara también se preguntó si los investigadores habían desenredado completamente los efectos de otros tipos de movimientos en los gases de la verdadera turbulencia.
También señaló que algunos teóricos sospechan que la turbulencia en realidad puede enfriar el gas más de lo que lo calienta.
Todo lo dicho, agregó, este es un buen artículo con muchos buenos investigadores involucrados.
"Creo que hay más trabajo por hacer".
