Viaje al centro de la Vía Láctea con el radiotelescopio MeerKAT

• Título original: The 1.28 GHz MeerKAT Galactic Center Mosaic.
• Autores: I. Heywood, I. Rammala, F. Camilo, W. D. Cotton, F. Yusef-Zadeh, T. D. Abbott, R. M. Adam, G. Adams, M. A. Aldera, K. M. B. Asad, E. F. Bauermeister, T. G. H. Bennett, H. L. Bester, W. A. Bode, D. H. Botha, A. G. Botha, L. R. S. Brederode, S. Buchner, J. P. Burger, T. Cheetham, D. I. L. de Villiers, M. A. Dikgale-Mahlakoana, L. J. du Toit, S. W. P. Esterhuyse, B. L. Fanaroff, S. February, D. J. Fourie, B. S. Frank, R. R. G. Gamatham, M. Geyer, S. Goedhart, M. Gouws, S. C. Gumede, M. J. Hlakola, A. Hokwana, S. W. Hoosen, J. M. G. Horrell, B. Hugo, A. I. Isaacson, G. I. G. Józsa, J. L. Jonas, A. F. Joubert, R. P. M. Julie, F. B. Kapp, J. S. Kenyon, P. P. A. Kotzé, N. Kriek, H. Kriel, V. K. Krishnan, R. Lehmensiek, D. Liebenberg, R. T. Lord, B. M. Lunsky, K. Madisa, L. G. Magnus, O. Mahgoub, A. Makhaba, S. Makhathini, J. A. Malan, J. R. Manley, S. J. Marais, A. Martens, T. Mauch, B. C. Merry, R. P. Millenaar, N. Mnyandu, O. J. Mokone, T. E. Monama, M. C. Mphego, W. S. New, B. Ngcebetsha, K. J. Ngoasheng, M. T. Ockards, N. Oozeer, A. J. Otto, S. S. Passmoor, A. A. Patel, A. Peens-Hough, S. J. Perkins, A. J. T. Ramaila, N. M. R. Ramanujam, Z. R. Ramudzuli, S. M. Ratcliffe, A. Robyntjies, S. Salie, N. Sambu, C. T. G. Schollar, L. C. Schwardt, R. L. Schwartz, M. Serylak, R. Siebrits, S. K. Sirothia, M. Slabber, O. M. Smirnov, L. Sofeya, B. Taljaard, C. Tasse, A. J. Tiplady, O. Toruvanda, S. N. Twum, T. J. van Balla, A. van der Byl, C. van der Merwe, V. Van Tonder, R. Van Wyk, A. J. Venter, M. Venter, B. H. Wallace, M. G. Welz, L. P. Williams, B. Xaia
• Institución del primer autor: Astrofísica, Departmento de Física, Universidad de Oxford, Keble Road, Oxford, OX1 3RH, UK
• Etiquetas: centro galáctico, filamentos, radio, radioastronomía, radiotelescopio, supernovas.
• Estado de la publicación: publicado con libre acceso en The Asprophysical Journal, imagen disponible en los archivos de SARAO.

¡Menuda imagen más espectacular tenemos hoy aquí! ¡Cuantos colores y cuantas formas exóticas! Pero, ¿Qué es lo que estamos viendo exactamente? Efectivamente, esta no luce como las preciosas nebulosas y campos de estrellas que se nos suelen presentar los astrónomos. La gran diferencia es que esta imagen no se ha hecho con luz visible, sino con ondas de radio. Así es: los cuerpos astronómicos no solamente emiten luz, sino que también nos envían señales de radio que pueden ser captados por radiotelescopios en la Tierra. En esta ocasión, el radiotelescopio MeerKAT (suricata en inglés, un típico animal de Sudáfrica), una colección de 64 antenas parabólicas de radio de 15 metros de diámetro cada una, ha realizado una detalladísima imagen del centro de la Vía Láctea, cubriendo un tamaño tan grande como cuatro Lunas en el cielo. ¡Acompáñanos en este astrobito para saber sobre las cosas exóticas que ha desvelado! Pero primero, vamos a responder una gran pregunta…

¿Por qué observar las ondas de radio?

¿Qué hay en el centro de nuestra galaxia? ¿Nebulosas?¿Estrellas? ¿Agujeros negros? La triste verdad es que si lo miras a simple vista en cielo, vas a ver una gran cinta negra con forma de humo cubriéndolo, tal y como se muestra en la Figura 2. Esto es debido a la gran cantidad de polvo interestelar en el camino que nos bloquea su visión. Esta es la gran debilidad de la astronomía en luz visible, y en donde las observaciones en radio vienen al rescate. En efecto: a las ondas de radio no les importa el polvo en absoluto, de forma que para los radiotelescopios el centro galáctico es una brillante región al descubierto con objetos y estructuras exóticas. Así pues, esta imagen del centro galáctico es la fotografía más detallada de la historia de la capital de nuestra galaxia. Desde supernovas a agujeros negros, pasando por estrellas en formación y nebulosas incrustadas en potentes campos magnéticos. ¡Vayamos a ver lo que nos depara!

Cenizas de estrellas

Normalmente, imaginamos las supernovas como violentas explosiones de corta duración. Sin embargo, los restos de la explosión tardan miles de años en desaparecer del todo. Durante este tiempo, pueden ser vistas como energéticas nebulosas en expansión, las cenizas de la antigua explosión, ¡y la imagen del centro galáctico contiene nada menos que ocho de ellas! Algunas de ellas son bastante especiales, mientras que otras eran completamente desconocidas y son nuevos descubrimientos. Por ejemplo, la supernova G0.9 + 0.1 (Figura 3) tiene una región central brillante y emisión más energética que su alrededor. Esta nebulosa dentro de una nebulosa se conoce como un plerión o nebulosa de viento de púlsar. El corazón de la estrella muerta se compactó en una estrella de neutrones con gran velocidad de rotación (un púlsar) que emite fuertes vientos estelares. Estos vientos chocan contra el interior de la nebulosa de supernova, creando esta bonita doble estructura. Además de esto, se han descubierto dos nuevas posibles tenues supernovas: G0.8 – 0.4 y G358.7 + 0.8. La primera tiene estructuras filamentosas en su caparazón, mientras que las segunda parece una burbuja casi esférica (Si queréis verlas, consultad las imágenes 5 y 6 del artículo original).

Autopistas magnéticas en la capital

Además de supernovas, la imagen contiene decenas de estructuras rectas llamadas filamentos con una emisión altamente magnetizada (Figura 4). ¿Qué significa emisión magnetizada? A diferencia de la emisión en los restos de supernovas, que tiene un origen térmico como la luz infrarroja, las ondas de radio de los filamentos son emitidas por partículas cargadas (electrones y protones) en movimiento dentro de campos magnéticos, de ahí su aspecto de cuerdas.  Los astrónomos tienen algunas teorías sobre el origen de estas estructuras. Por ejemplo, algunos proponen que púlsares o estrellas masivas emiten rayos cósmicos que son el origen de las partículas cargadas, ¡pero la verdad es que nadie sabe del cierto de donde vienen ni por qué existen! ¿No los hace esto aún más interesantes?

Cunas de estrellas en el embrollo

No solamente hay estrellas muertas y campos magnéticos en el centro de la galaxia. La imagen también revela una gran región donde nuevas estrellas se han formado recientemente (una región H II, Figura 5). Quizás un poco paradoja, pues las regiones internas de la Vía Láctea son conocidas por tener una población estelar envejecida y poco gas para formar de nuevas, pero Sagitario B son dos grandes nubes moleculares con partes muy brillantes, indicativo de gas calentado por poblaciones estelares muy jóvenes. De hecho, estas partes tan brillantes de Sagitario B son el segundo lugar más brillantes en la imagen. Esto es posible gracias a la influencia gravitatoria del rey de la pista (y el elefante en la sala de que aún no hemos hablado): Sagitario A.

El hogar de un agujero negro supermasivo

Es imposible ver la imagen e ignorar el cegador brillo en de su centro. Este es Sagitario A, la casa de Sagitario A*, el agujero negro supermasivo de cuatro millones de masas solares que habita en el centro de nuestra galaxia. Miles de estrellas dentro de Sagitario A orbitan alrededor de este masivo objeto, y el caliente gas en caída libre hacia su interior produce una cegadora emisión de radio. Las coordenadas Galácticas de este punto son, de hecho, el 00:00, 00:00, es decir, el origen. En esta imagen, se observa claramente la espiral que dibuja el gas recalentado a medida que se arremolina a su alrededor, mientras que flujos de materia expulsada del centro crean la brillante burbuja que lo envuelve.

Y mucho más…

Incontables detalles de esta imagen se van a escapar de este corto artículo: cúmulos estelares, estrellas Wolf-Rayet, en incluso centenares de radiogalaxias en el fondo. Sin embargo, tú puedes descargar la imagen entera con todos sus detalles, y eres libre de mirar todos y cada uno de sus rincones a tu placer con todo el tiempo del mundo. En lo personal, mis favoritos son las supernovas, en particular la supernova G0.9 + 0.1 se lleva mi premio por el plerión en su interior, ¡pero tú podrás decir cuáles son los tuyos cuando lo tengas en tu propias manos!

Esta imagen muestra los grandes avances que está haciendo el mundo de la radioastronomía. Grandes instalaciones y cooperaciones internacionales están permitiendo estos resultados de alto valor científico. Y tanto para a los astrónomos como para el público, las imágenes son la parte más visible de todo ello. Mención honorable, por ejemplo, es la imagen del agujero negro supermasivo de la galaxia M87 publicada en 2019 por el Event Horizon Telescope. Como se dice habitualmente: ¡una imagen vale más que mil palabras!