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¡Detectando Gigantes Invisibles en el ISM!

Portada: Blog de Sander Wildeman (editado).

Datos del artículo científico:

En este astrobito, exploramos cómo las “estelas gravitacionales” en el medio interestelar no solo son un fenómeno fascinante, sino que también pueden actuar como microlentes que refractan las ondas de radio. A través de esta técnica, se abre la puerta a la posibilidad de detectar objetos invisibles y masivos que, de otro modo, permanecerían ocultos en las sombras de nuestra galaxia. Acompáñanos en este viaje a través del ISM y descubre cómo estas huellas gravitacionales pueden mejorar nuestra comprensión de los agujeros negros y la materia oscura.

El medio interestelar

El medio interestelar (o ISM, por sus siglas en inglés) es la materia que existe en el espacio entre las estrellas dentro de una galaxia. Aunque parezca «vacío», el ISM está compuesto por una mezcla de gas (principalmente hidrógeno y helio) y polvo cósmico en constante movimiento. Este material desempeña un papel crucial en muchos procesos astrofísicos, como la formación de estrellas y la evolución de galaxias.

Gran parte del gas en el ISM no se encuentra en forma neutra, sino que ha sido ionizado. La ionización ocurre cuando los átomos pierden o ganan electrones debido a la radiación energética de estrellas cercanas u otros fenómenos astrofísicos. Este gas ionizado, que está formado por partículas cargadas (electrones y núcleos de átomos), es lo que llamamos plasma.

Gigantes nadando en el medio interestelar

Imaginemos que estamos de pie junto a una laguna tranquila. De repente, un par de patos entran en nuestro campo de visión, deslizándose ágilmente hacia la derecha. Al observar con atención, notamos que uno de los patos deja una estela en la superficie del agua mientras avanza a gran velocidad. Esta imagen nos ayuda a comprender un fenómeno similar en el cosmos (Figura 1).

Figura 1: Patito nadando en una laguna, felizmente, dejando una estela en la superficie del agua. Fuente: Blog de Sander Wildeman.

Cuando un objeto masivo, como una estrella o un remanente estelar, se mueve a través del medio interestelar, genera una perturbación conocida como «estela gravitacional». Este efecto se produce porque la masa del objeto distorsiona el campo gravitacional local, creando una onda que se propaga en el plasma circundante. A su vez, el plasma, compuesto por partículas cargadas, reacciona a esta perturbación, afectando la luz que lo atraviesa, especialmente en las frecuencias de radio.

El medio interestelar actúa como un lente cuando estas variaciones de densidad refractan las ondas de radio (Figura 2): a medida que estas atraviesan el plasma, experimentan cambios en su trayectoria y en su velocidad. En el caso de la estela gravitacional, la onda generada en el plasma actúa como una lente, produciendo un efecto notable de magnificación. Así, cuando un objeto masivo se desplaza, la estela crea un patrón donde las fuentes de luz ubicadas justo fuera del «borde» de la estela aparecen magnificadas, mientras que aquellas dentro del cono se ven atenuadas. Al usar esta técnica en fuentes de radio conocidas, podemos inferir la presencia de objetos que normalmente nos son invisibles gracias a su estela gravitacional.

Figura 2: «Estela gravitacional» en el medio interestelar producida por un agujero negro de 30 masas solares. En los paneles de la derecha, se muestra un agujero negro subsónico, mientras que los paneles de la izquierda se muestra el mismo agujero negro a velocidades supersónicas. El panel superior ilustra la densidad de electrones a lo largo de la línea de visión (color negro y morado), y el panel inferior presenta la misma situación pero mostrando la magnificación que experimentaria una fuente de ondas de radio (colores rojos y azules). El efecto de lente es más pronunciado en los bordes del «cono». El lente gravitacional tiene una extensión pequeña (punto negro) comparada con el efecto de la estela gravitacional en el plasma. Fuente: Figura 3 del artículo original.

Un aspecto fascinante de las microlentes de plasma es que los efectos son observables a distancias angulares mucho mayores de lo que sería posible mediante lentes gravitacionales por el mismo objeto. Esto significa que, incluso si un objeto masivo se encuentra lejos, su estela gravitacional puede amplificar la luz de fuentes situadas a distancias angulares mucho mayores que las que lograría con la influencia gravitacional directa. Así, esta técnica amplía significativamente nuestra capacidad de detectar objetos ocultos en la Vía Láctea.

¿Qué tipos de objetos oscuros pueden ser detectados?

Aunque esta técnica es prometedora, el estudio señala que las estelas gravitacionales capaces de dominar sobre la turbulencia aleatoria del medio interestelar solamente serían generadas por objetos “pequeños” que superen con creces la masa de una estrella típica. Esto significa que los objetos oscuros más ligeros, como planetas o enanas marrones, no serían fácilmente detectables con este método, así como las estructuras de materia oscura que viven en nuestra galaxia de acuerdo al modelo estándar. Sin embargo, los agujeros negros masivos o estructuras de materia oscura de altísima densidad (predichos por algunas teorías cosmologicas alternativas) podrían ser observados a través de sus estelas gravitacionales.

El uso de las microlentes de plasma ofrece una nueva y emocionante posibilidad para la astronomía. Aunque este enfoque está en sus primeras fases de investigación, podría complementar las técnicas tradicionales de lentes gravitacionales y proporcionar una forma adicional de detectar objetos oscuros masivos en nuestra galaxia. ¡Hay que estar atentos a futuras observaciones!

Comentarios

2 comentarios en “¡Detectando Gigantes Invisibles en el ISM!

  1. Como sabes que el pato está feliz

    Publicado por Emilio | 14/10/2024, 17:43

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