Jacinta Delhaize, Universidad de Ciudad del Cabo
Imagen: Los chorros de plasma brillantes de Inkathazo se muestran en rojo y amarillo. La luz de las estrellas de otras galaxias circundantes se puede ver al fondo.
Puede que no lo sepas, pero ahora mismo hay una enorme fiesta cósmica ocurriendo muy, muy por encima de nuestras cabezas. Los principales asistentes a la fiesta son conocidos como agujeros negros supermasivos. Estos misteriosos objetos pueden tener masas de varios millones o miles de millones de veces la del Sol y son tan densos que deforman el espacio-tiempo a su alrededor.
Hasta donde saben los astrónomos, todas las galaxias albergan un agujero negro supermasivo en su centro. En algunas galaxias, grandes cantidades de gas interestelar giran alrededor del agujero negro supermasivo y son absorbidas más allá del horizonte de sucesos, esencialmente hacia el agujero negro. Este proceso crea una enorme cantidad de fricción y energía, lo que puede causar la “fiesta” de la que hablo: liberando grandes cantidades de luz en muchos colores y frecuencias diferentes a lo largo del espectro electromagnético.
En algunos casos, el agujero negro incluso expulsa chorros de plasma que se extienden millones de años luz a través del espacio intergaláctico. El gas de plasma está tan caliente que es esencialmente una sopa de electrones moviéndose cerca de la velocidad de la luz. Estos chorros de plasma brillan en frecuencias de radio, por lo que pueden verse con un radiotelescopio y, apropiadamente, se llaman galaxias de radio. En un episodio reciente del pódcast de astronomía The Cosmic Savannah, comparé su apariencia con dos barras luminosas (los chorros de plasma) saliendo de una bola de masilla adhesiva (la galaxia). Los astrónomos suponen que los chorros de plasma continúan expandiéndose hacia afuera con el tiempo, creciendo eventualmente hasta convertirse en galaxias de radio gigantes.
La ciencia conoce millones de galaxias de radio de tamaño normal. Pero para 2020 solo se habían encontrado unas 800 galaxias de radio gigantes, casi 50 años después de su descubrimiento inicial. Se consideraban raras. Sin embargo, una nueva generación de radiotelescopios, incluido el MeerKAT de Sudáfrica, ha cambiado esta idea: en los últimos cinco años se han descubierto unas 11,000 galaxias gigantes.
El descubrimiento más reciente de una galaxia de radio gigante por MeerKAT es extraordinario. Los chorros de plasma de este gigante cósmico abarcan 3.3 millones de años luz de extremo a extremo, más de 32 veces el tamaño de la Vía Láctea. Soy una de las investigadoras principales que hizo el descubrimiento. La hemos apodado Inkathazo, que significa “problema” en los idiomas isiXhosa e isiZulu de Sudáfrica. Esto se debe a que ha sido un poco problemático entender la física detrás de lo que está ocurriendo con Inkathazo.
Este descubrimiento nos ha brindado una oportunidad única para estudiar galaxias de radio gigantes. Los hallazgos desafían los modelos existentes y sugieren que aún no entendemos mucho de la complicada física del plasma en juego en estas galaxias extremas.
Aquí viene el ‘problema’
El telescopio MeerKAT está ubicado en la región del Karoo en Sudáfrica, está compuesto por 64 antenas de radio y es operado y gestionado por el Observatorio de Radioastronomía de Sudáfrica. Es un precursor del Arreglo de Kilómetro Cuadrado, que, cuando comience sus operaciones científicas alrededor de 2028, será el telescopio más grande del mundo.
MeerKAT ya ha sido fundamental para descubrir algunos de los tesoros ocultos del cielo austral desde que fue puesto en servicio en 2018.
Esta es la tercera galaxia de radio gigante que mis colaboradores y yo hemos descubierto con MeerKAT en una porción relativamente pequeña del cielo cerca del ecuador, de aproximadamente el tamaño de cinco lunas llenas, que los astrónomos llaman el “campo COSMOS”. Apuntamos MeerKAT hacia COSMOS durante las primeras etapas de las encuestas más avanzadas de galaxias distantes jamás realizadas: la Exploración Extragaláctica Internacional en Escalas de Gigahercios (MIGHTEE).
El equipo de MIGHTEE, una colaboración de astrónomos de todo el mundo, y yo publicamos por primera vez el descubrimiento de las otras dos galaxias de radio gigantes en COSMOS en 2021.
Detectamos Inkathazo más recientemente en mis propias observaciones de seguimiento con MeerKAT del campo COSMOS, así como en la encuesta completa de MIGHTEE.
Sin embargo, Inkathazo difiere de sus compañeras cósmicas en varios aspectos. No tiene las mismas características que muchas otras galaxias de radio gigantes. Por ejemplo, los chorros de plasma tienen una forma inusual. En lugar de extenderse rectamente de un extremo al otro, uno de los chorros está doblado.
Además, Inkathazo se encuentra en el centro mismo de un cúmulo de galaxias, en lugar de estar en relativo aislamiento, lo que debería dificultar que los chorros de plasma crezcan hasta tamaños tan enormes. Su ubicación en un cúmulo plantea preguntas sobre el papel de las interacciones ambientales en la formación y evolución de estas galaxias gigantes.
K.K.L Charlton (UCT), MeerKAT, HSC, CARTA, IDIA., CC BY
Las capacidades excepcionales de MeerKAT nos están ayudando a resolver este enigma cósmico. Hemos creado algunos de los mapas espectrales de mayor resolución jamás realizados para galaxias de radio gigantes. Estos mapas rastrean la edad del plasma en diferentes partes de la galaxia, proporcionando pistas sobre los procesos físicos en juego.
Los resultados revelaron complejidades intrigantes en los chorros de Inkathazo. Algunos electrones dentro de los chorros de plasma reciben impulsos inesperados de energía. Creemos que esto puede ocurrir cuando los chorros colisionan con gas caliente en los vacíos entre galaxias de un cúmulo. Esto nos da pistas sobre el tipo de física del plasma que podría estar ocurriendo en estas partes extremas del Universo que no habíamos predicho anteriormente.
Un tesoro por descubrir
El hecho de que hayamos revelado tres galaxias de radio gigantes al apuntar MeerKAT hacia una sola porción del cielo sugiere que probablemente haya un enorme tesoro de estos gigantes cósmicos esperando ser descubierto en el cielo austral. El telescopio es increíblemente poderoso y está en una ubicación perfecta para este tipo de investigaciones, por lo que está idealmente posicionado para descubrir y aprender más sobre las galaxias de radio gigantes en los próximos años.
Kathleen Charlton, estudiante de máster en la Universidad de Ciudad del Cabo, fue la autora principal de la investigación en la que se basa este artículo.
Jacinta Delhaize, Profesora, Universidad de Ciudad del Cabo
Este artículo se republica de The Conversation bajo una licencia de Creative Commons. Lee el artículo original.
