En lo profundo del corazón de nuestra galaxia se esconde un agujero negro. ¿O es eso? Si bien todo puede estar tranquilo en el frente occidental ahora, puede haber evidencia de que nuestro centro galáctico alguna vez fue el hogar de una actividad bastante impresionante, actividad que pudo haber incluido múltiples eventos de colisión y fusiones de agujeros negros mientras se atiborraba en galaxias satélite. Gracias a las nuevas ideas de un par de profesores asistentes, Kelly Holley-Bockelmann en Vanderbilt y Tamara Bogdanovic en el Instituto de Tecnología de Georgia, tenemos más evidencia que apunta al pasado increíblemente activo de la Vía Láctea.
"Tamara y yo acabábamos de asistir a una conferencia de astronomía en Aspen, Colorado, donde se anunciaron varias de estas nuevas observaciones", dijo Holley-Bockelmann. “Era enero de 2010 y una tormenta de nieve había cerrado el aeropuerto. Decidimos alquilar un auto para conducir a Denver. Mientras atravesábamos la tormenta, reunimos las pistas de la conferencia y nos dimos cuenta de que un solo evento catastrófico, la colisión entre dos agujeros negros hace unos 10 millones de años, podría explicar toda la nueva evidencia ".
Ahora, imagine un cielo nocturno iluminado por una gran nebulosa, una que cubre la mitad de la esfera celeste. Esto no es un sueño, es una realidad. Estos lóbulos masivos de radiación de alta energía se conocen como burbujas de Fermi y cubren una región de unos 30,000 años luz a cada lado del núcleo de la Vía Láctea. Si bien no podemos observarlos directamente en luz visible, estas partículas se mueven a casi 186,000 millas por segundo y brillan en longitudes de onda de rayos X y rayos gamma.
Según Fulai Guo y William G. Mathews, de la Universidad de California en Santa Cruz: “Las burbujas Fermi proporcionan evidencia plausible de una poderosa actividad de aviones AGN recientes en nuestra galaxia, arrojando nuevas ideas sobre el origen de la población de halo CR y el canal a través del cual los agujeros negros masivos en las galaxias de disco liberan energía de retroalimentación durante su crecimiento ".
Sin embargo, nuestro centro galáctico es el hogar de algo más que unas burbujas increíbles: es la ubicación de tres de los cúmulos de estrellas jóvenes más masivos dentro del reino de la Vía Láctea. Conocidos como los grupos Central, Arches y Quintuplet, cada grupo alberga varios cientos de estrellas calientes y jóvenes que eclipsan al Sol. Vivirán vidas cortas, brillantes y violentas ... quemándose en unos pocos millones de años. Debido a que viven rápido y mueren jóvenes, estas estrellas en racimo deben haberse formado en los últimos años durante una erupción de formación estelar cerca del centro galáctico, otra pista de este rompecabezas cósmico.
“Debido a su gran masa y al aparente FMI de gran peso, los cúmulos del Centro Galáctico contienen algunas de las estrellas más masivas de la Galaxia. Esto es importante, ya que las estrellas masivas son ingredientes clave y sondas de fenómenos astrofísicos en todas las escalas de tamaño y distancia, desde sitios individuales de formación de estrellas, como Orión, hasta el Universo temprano durante la era de la reionización cuando nacieron las primeras estrellas. Como ingredientes, controlan la evolución dinámica y química de sus alrededores locales y galaxias individuales a través de su influencia en la energía y la composición del medio interestelar ". dice Donald F. Figer. "Probablemente juegan un papel importante en la evolución temprana de las primeras galaxias, y hay evidencia de que son los progenitores de las explosiones más enérgicas del Universo, vistas como explosiones de rayos gamma". Como sondas, definen los límites superiores del proceso de formación de estrellas y es probable que su presencia termine la formación de estrellas cercanas de menor masa. También son productos de salida prominentes de fusiones galácticas, galaxias de estallido estelar y núcleos galácticos activos ".
Para profundizar el misterio, eche un vistazo más de cerca a nuestro agujero negro central. Abarca unos 40 segundos luz de diámetro y pesa unos cuatro millones de masas solares. Según lo que sabemos, esto debería producir mareas gravitacionales intensivas, que deberían estar absorbiendo los alrededores. Entonces, ¿cómo es que los astrónomos han descubierto grupos de estrellas nuevas y brillantes a menos de 3 años luz del horizonte de eventos? Por supuesto, podrían estar en camino al olvido, pero los datos muestran que estas estrellas parecen haberse formado allí. ¡Es una hazaña considerando que requeriría una nube molecular 10,000 veces más densa que la ubicada en nuestro centro galáctico! ¿No debería haber también viejas estrellas ubicadas allí también? La respuesta es sí, debería haber ... pero hay muchos menos de lo que podemos observar y lo que predicen los modelos teóricos actuales.
Holley-Bockelmann no estaba dispuesto a dejar que el problema descansara. Cuando regresó a casa, solicitó la ayuda del estudiante graduado de Vanderbilt, Meagan Lang, para ayudar a resolver el enigma. Luego reclutaron a Pau Amaro-Seoane del Instituto Max Planck de Física Gravitacional en Alemania, Alberto Sesana del Instituto de Ciencias de España en España y al Profesor Asistente de Investigación Vanderbilt Manodeep Sinha para ayudar. Con tantas mentes brillantes para ayudar a resolver este enigma, pronto llegaron a una explicación plausible, una que coincide con las observaciones y permite predicciones comprobables.
Según su teoría, una galaxia satélite de la Vía Láctea comenzó a migrar hacia nuestro núcleo. Cuando se fusionó con nuestra galaxia, su masa se desgarró, dejando solo su agujero negro y una pequeña colección de estrellas unidas gravitacionalmente. Después de varios millones de años, este "sobrante" finalmente llegó al centro galáctico y los agujeros negros comenzaron a fusionarse. A medida que el agujero negro más pequeño giraba alrededor del más grande, surcaba enormes surcos de gas y polvo, empujándolo hacia el agujero negro más grande y creaba las burbujas Fermi. Las fuerzas gravitacionales en duelo no fueron suaves ... estas mareas intensas fueron capaces de comprimir las nubes moleculares que rodean el núcleo en la densidad requerida para producir estrellas jóvenes y frescas. ¿Quizás las estrellas muy jóvenes que ahora observamos en el centro galáctico?
Sin embargo, hay más en la imagen de lo que parece. Este mismo arado del césped cósmico también habría expulsado a las estrellas más antiguas existentes de la vecindad del agujero negro central masivo. Es una escena que se ajusta a los modelos actuales donde una fusión de agujeros negros arroja estrellas a la galaxia a hipervelocidades ... una escena que se ajusta a la observación de la falta de estrellas viejas en los límites de nuestro agujero negro supermasivo.
"La atracción gravitacional del agujero negro de la galaxia satélite podría haber tallado cerca de 1,000 estrellas del centro galáctico", dijo Bogdanovic. "Esas estrellas aún deberían estar corriendo por el espacio, a unos 10.000 años luz de distancia de sus órbitas originales".
¿Se puede probar algo de esto? La respuesta es sí. Gracias a encuestas a gran escala como la Sloan Digital Sky Survey, deberíamos poder identificar las estrellas que se mueven a una velocidad más alta que las estrellas que no han sido objeto de una interacción similar. Si los astrónomos como Holley-Bockelmann y Bogdanovic observan la evidencia contundente, es probable que descubran un número creíble de estrellas de alta velocidad que validarán su modelo de fusión de la Vía Láctea.
¿O simplemente están soplando burbujas?
