¿Qué es esta enorme burbuja que rodea la Tierra y que los científicos acaban de mapear?

Astrónomos del Centro de Astrofísica, Harvard & Smithsonian (CfA) presentaron un mapa único en su tipo que podría ayudar a responder preguntas de hace décadas sobre los orígenes de las estrellas y las influencias de los campos magnéticos en el cosmos.

El mapa revela la probable estructura del campo magnético de la llamada burbuja local, un agujero gigante de 1.000 años luz de ancho en el espacio que rodea al planeta Tierra.

“La elaboración de este mapa 3D de la burbuja local nos ayudará a examinar las superburbujas de nuevas maneras”, dijo en un comunicado Theo O’Neill, quien dirigió el esfuerzo de creación de mapas durante una experiencia de investigación de verano de 10 semanas patrocinada por la NSF en CfA cuando aún era universitario.

Como un trozo de queso suizo, nuestra galaxia está llena de las llamadas “superburbujas”, superficies gruesas que sirven como sitios propicios para la posterior formación de estrellas y planetas.

Las superburbujas son literalmente como una burbuja, “en el sentido de que es una cavidad alrededor de nuestro sol que está compuesta por gas muy caliente, en estado de materia plasma” explica Rodrigo Herrera, investigador del Centro de Astrofísica CATA.

Asimismo, tiene una densidad bajísima, “tan baja que ningún laboratorio humano está cerca de poder recrear ese nivel de densidad baja que existe en el medio interestelar”, que está rodeada por un borde de gas, que es neutro, mucho más frío y de polvo interestelar, añade el también astrónomo de la Universidad de Concepción.

Sin embargo, la comprensión general de los científicos sobre las superburbujas sigue siendo incompleta. Pero con el nuevo mapa de campo magnético en 3D , los investigadores ahora tienen información novedosa que podría explicar mejor la evolución de las éstas, sus efectos en la formación de estrellas y en las galaxias en general.

Lo que rodea la Tierra, es conocido como Burbuja Local, la cual se ha convertido en un tema llamativo en astrofísica ya que es la superburbuja en la que ahora se encuentran el Sol y nuestro Sistema Solar.

En 2020, la geometría 3D de la Burbuja Local, fue inicialmente elaborada por investigadores con sede en Grecia y Francia, que luego en 2021 gracias a un equipo de investigación se demostró que la superficie de la Burbuja Local es la fuente de todas las estrellas jóvenes cercanas.

Se define de aquella forma, porque “en el fondo todo lo que está centrado alrededor nuestro recibe el término local” comenta Herrera.

Esta Burbuja Local, es literalmente como una burbuja que se está expandiendo, “que en su centro es menos denso y que luego, tiene un borde de material más denso y frío que se está expandiendo dentro de nuestra galaxia centrado aproximadamente en nuestra estrella, el sol” señala el astrónomo de CATA.

Es un cuerpo que es parte de la vía láctea, y se expande dentro de ésta, pero que no causa un daño a la vida humana, ya que “nosotros estamos protegidos por nuestra atmosfera y nuestra interacción con el medio interestelar no es directo porque hay una atmosfera alrededor de nuestro planeta que actúa como una capa que nos separa del gas que está presente en esta burbuja” explica Herrera.

Para saber más aún sobre este cuerpo, un equipo de astrónomos, que trabajó en un programa de investigación de verano en el Centro de Astrofísica Harvard-Smithsonian, cartografió el campo magnético de la Burbuja Local.

“El espacio está lleno de estas superburbujas que desencadenan la formación de nuevas estrellas y planetas e influyen en las formas generales de las galaxias”, dijo O’Neill.

“Al aprender más sobre la mecánica exacta que impulsa la burbuja local, en la que vive el Sol hoy, podemos aprender más sobre la evolución y la dinámica de las superburbujas en general” añadió.

La investigación se llevó a cabo en CfA bajo la tutoría de la profesora de Harvard y astrónoma de CfA Alyssa Goodman, en colaboración con Catherine Zucker, exalumna de astronomía PhD de Harvard, Jesse Han, estudiante de doctorado de Harvard y Juan Soler, experto en campo magnético en Roma.

“Desde el punto de vista de la física básica, sabemos desde hace tiempo que los campos magnéticos deben desempeñar un papel importante en muchos fenómenos astrofísicos”, señaló en un comunicado Goodman.

Pero estudiar estos campos magnéticos ha sido notoriamente difícil, de acuerdo a los investigadores.

“Las simulaciones por computadora y los estudios de todo el cielo de hoy pueden finalmente ser lo suficientemente bueno como para comenzar a incorporar campos magnéticos en nuestra imagen más amplia de cómo funciona el universo, desde los movimientos de pequeños granos de polvo hasta la dinámica de los cúmulos de galaxias” explicó Goodman.

Investigadora que comparó al equipo de investigación con cartógrafos pioneros que crearon algunos de los primeros mapas de la Tierra.

“Hicimos algunas suposiciones importantes para crear este primer mapa 3D de un campo magnético; de ninguna manera es una imagen perfecta”, dijo ella. “A medida que la tecnología y nuestra comprensión física mejoren, podremos mejorar la precisión de nuestro mapa y, con suerte, confirmar lo que estamos viendo”.

La vista en 3D de las espirales magnéticas que emergieron representa la estructura del campo magnético de nuestra superburbuja vecina, si el campo fue efectivamente arrastrado hacia la superficie de la burbuja y si la mayor parte de la polarización se produce allí.

Para trazar el mapa del campo magnético, los astrónomos utilizaron información previa del telescopio espacial Gaia de la Agencia Espacial Europea (ESA), que había inferido los límites aproximados de la Burbuja Local a partir de las concentraciones de polvo cósmico distante.

Con esto en la mano, los investigadores recurrieron a los datos de otro telescopio espacial de la ESA, Planck, que mostró las débiles emisiones de microondas de la luz polarizada del polvo.

“Los astrónomos han teorizado durante muchas décadas que las supernovas pueden arrastrar gas a densas nubes que finalmente forman nuevas estrellas”, dijo Zucker. “Pero nuestro trabajo proporciona la evidencia observacional más fuerte hasta la fecha que respalda esta teoría”.

La Tierra se encuentra actualmente justo en el corazón de la Burbuja Local, pero eso no es lo que hace que esta ubicación sea especial.

“Es casualidad que el sol esté centrado dentro de la burbuja”, ya que el sol estaba a unos 1.000 años luz de distancia cuando la burbuja comenzó a formarse y entró hace solo 5 millones de años, explicó Zucker.

De acuerdo con el principio copernicano, que establece que los humanos no son observadores privilegiados del universo y que la Tierra no tiene una ubicación “especial” en la galaxia, la posición de la Tierra dentro de la burbuja local sugiere que las superburbujas probablemente sean muy comunes en toda la Vía Láctea, recalcó Zucker.

“Creemos que estas burbujas interactúan entre sí, con regiones de formación de estrellas en las intersecciones de las burbujas”, añadió Zucker.

La Vía Láctea, por lo tanto, se compara con el queso, porque el medio interestelar (que es lo que hay entre las estrellas) que se encuentra alrededor de las estrellas jóvenes que se formaron “es irregular, entonces a medida que esta burbuja se empieza a expandir en distintas partes enfrenta distintos niveles de resistencia por eso es que no es una burbuja perfectamente esférica o simétrica” dice Herrera.

En un nuevo estudio, publicado el 12 de enero en la revista Nature, investigadores mapearon con precisión las regiones de formación de estrellas que rodean la Burbuja Local y, al hacerlo, calcularon qué tan rápido se está expandiendo la superburbuja, que actualmente es de alrededor de 4 millas por segundo (6,4 kilómetros por segundo).

Por lo que el sistema solar no siempre estará atrapado dentro de esta burbuja, descubrió el equipo. “El sol debería salir de la burbuja en unos 8 millones de años”, dijo Zucker. “Pero en ese momento, la burbuja puede que ya no exista”.

Se cree que la expansión de la Burbuja Local se está desacelerando y eventualmente desaparecerá después de alcanzar su tamaño máximo, añadió la investigadora.