Astrónomos ofrecen intrigante teoría del origen explosivo de los extraños círculos de radio gigantes en el espacio

(CNN) – Los extraños círculos de radio en el espacio han desconcertado a los astrónomos desde que los objetos cósmicos fueron descubiertos por primera vez en 2019. Ahora, los científicos creen que pueden comprender qué forma estas misteriosas estructuras celestes, y la respuesta podría proporcionar información sobre la evolución galáctica.

Los extraños círculos de radio, también conocidos como ORC, son tan masivos que galaxias enteras residen en sus centros y los objetos abarcan cientos de miles de años luz.

Nuestra galaxia, la Vía Láctea, tiene 30 kiloparsecs de ancho y un kiloparsec equivale a 3.260 años luz. Los extraños círculos de radio miden cientos de kiloparsecs de diámetro. Hasta ahora, sólo se han detectado 11, y algunos de ellos son ORC potenciales que no han sido confirmados, según los investigadores.

Los astrónomos han ideado muchas teorías para determinar qué podría formar los anillos espaciales, incluida la de que son el resultado de colisiones cósmicas masivas. Pero un nuevo estudio sugiere que los círculos son caparazones esculpidos por los poderosos vientos galácticos creados cuando explotan estrellas masivas.

Localización de ORC

Los astrónomos detectaron por primera vez los extraños círculos de radio utilizando el telescopio SKA Pathfinder, operado por la agencia científica nacional de Australia CSIRO, u Organización de Investigación Científica e Industrial de la Commonwealth.

El telescopio puede escanear grandes zonas del cielo para detectar señales débiles, lo que permitió a los científicos descubrir objetos inusuales.

Los investigadores que utilizaron el telescopio MeerKAT del Observatorio de Radioastronomía de Sudáfrica también capturaron la primera imagen de un ORC, denominado ORC 1, en 2022. (MeerKat es la abreviatura de Karoo Array Telescope, precedido por la palabra afrikáans que significa “más”) sensible a la tenue luz de radio.

Las teorías surgieron después de que se descubrieron los extraños círculos de radio: tal vez eran las gargantas de agujeros de gusano, los restos de colisiones de agujeros negros o poderosos chorros que bombeaban partículas energéticas, plantearon los investigadores.

Pero antes del nuevo estudio, los círculos sólo se habían observado a través de ondas de radio. A pesar de su enorme tamaño, ningún telescopio de luz visible, infrarrojos o rayos X detectó los extraños círculos de radio.

Alison Coil, profesora de astronomía y astrofísica de la Universidad de California en San Diego, y sus colaboradores decidieron observar de cerca ORC 4, el primer círculo de radio extraño conocido observable desde el hemisferio norte de la Tierra. Coil y su equipo estudiaron ORC 4 utilizando el Observatorio WM Keck en Maunakea, Hawaii, que reveló la presencia de gas calentado más luminoso en luz visible que el visto en galaxias típicas.

El hallazgo sólo generó más preguntas.

Un eslabón perdido

Coil quedó cautivada por los extraños círculos de radio porque ella y sus colegas investigadores estudian “galaxias con estallido estelar” masivas, que tienen una alta tasa de formación de estrellas. Las galaxias también pueden generar vientos que salen rápidamente. Cuando las estrellas gigantes explotan, liberan gas al espacio interestelar, o al espacio que existe entre las estrellas.

Cuando suficientes estrellas explotan a la vez, la fuerza de las explosiones puede expulsar el gas de una galaxia con estallido estelar a hasta 2.000 kilómetros por segundo.

“Estas galaxias son realmente interesantes”, dijo en un comunicado Coil, autor principal del estudio y presidente del departamento de astronomía y astrofísica de la Universidad de California en San Diego. “Ocurren cuando dos grandes galaxias chocan. La fusión empuja todo el gas hacia una región muy pequeña, lo que provoca un intenso estallido de formación estelar. Las estrellas masivas se queman rápidamente y cuando mueren, expulsan su gas en forma de vientos”.

Coil y su equipo pensaron que los anillos de radio podrían estar relacionados con galaxias con estallidos estelares.

Utilizando datos de luz visible e infrarroja, el equipo de Coil calculó que las estrellas dentro de la galaxia dentro de ORC 4 tienen 6 mil millones de años.

“Hubo un estallido de formación estelar en esta galaxia, pero terminó hace aproximadamente mil millones de años”, dijo Coil.

Luego, la coautora del estudio Cassandra Lochhaas, becaria postdoctoral en el Centro de Astrofísica Harvard & Smithsonian, realizó simulaciones para recrear el tamaño y las propiedades del círculo de radio que incluía la cantidad de gas que detectaron con el telescopio Keck.

La simulación de Lochhaas mostró que los vientos galácticos soplaron durante 200 millones de años antes de cesar. Luego, la onda de choque que avanzaba continuó enviando gas caliente fuera de la galaxia, creando el círculo de radio. Mientras tanto, un choque inverso envió gas más frío de regreso a la galaxia.

Estos eventos tuvieron lugar a lo largo de aproximadamente 750 millones de años.

La nueva investigación fue publicada en la revista Nahttps://www.nature.com/articles/s41586-023-06752-8ture y presentada en la 243ª reunión de la Sociedad Astronómica Estadounidense en Nueva Orleans el lunes.

“Para que esto funcione se necesita una tasa de salida de masa alta, lo que significa que se expulsa una gran cantidad de material muy rápidamente. Y el gas circundante justo fuera de la galaxia tiene que ser de baja densidad, de lo contrario el choque se detiene. Estos son los dos factores clave”, dijo Coil. “Resulta que las galaxias que hemos estado estudiando tienen tasas de salida de masa elevadas. Son raros, pero existen. Realmente creo que esto apunta a que los ORC se originan a partir de algún tipo de viento galáctico que fluye hacia afuera”.

Comprender los orígenes de los extraños círculos de radio también ayuda a los astrónomos a comprender en última instancia qué impacto pueden tener los fenómenos en la configuración de las galaxias a lo largo del tiempo.

“Los ORC nos proporcionan una manera de ‘ver’ los vientos a través de datos de radio y espectroscopia”, dijo Coil. “Esto puede ayudarnos a determinar qué tan comunes son estos vientos galácticos extremos y cuál es el ciclo de vida del viento. También pueden ayudarnos a aprender más sobre la evolución galáctica: ¿todas las galaxias masivas pasan por una fase ORC? ¿Las galaxias espirales se vuelven elípticas cuando ya no forman estrellas? Creo que hay mucho que podemos aprender sobre los ORC y aprender de los ORC”.