¿Qué es esto? Misteriosos “círculos de radio” captados en otra galaxia desconcierta a los astrónomos

En 2019, mis colegas y yo descubrimos espeluznantes anillos brillantes en el cielo utilizando el radiotelescopio ASKAP de CSIRO en Australia Occidental. Los anillos no se parecían a nada visto antes, y no teníamos idea de qué eran.

Los llamamos círculos de radio extraños u ORC, por su sigla en inglés. Continúan desconcertándonos, pero los nuevos datos del telescopio MeerKAT de Sudáfrica nos están ayudando a resolver el misterio.

Ahora podemos ver que cada ORC está centrado en una galaxia demasiado débil para ser detectada antes. Lo más probable es que los círculos sean enormes explosiones de gas caliente, de aproximadamente un millón de años luz de diámetro, que emanan de la galaxia central.

Nuestro artículo que muestra estos resultados ha sido revisado por pares y aceptado para su publicación por Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Ahora tenemos hermosas imágenes de uno de estos anillos tomadas con el radiotelescopio MeerKAT de Sudáfrica, que muestra el ORC con asombroso detalle.

Por ejemplo, MeerKAT ve una pequeña mancha de emisión de radio en el centro del anillo, que coincide con una galaxia distante. Ahora estamos bastante seguros de que esta galaxia generó el ORC.

Vemos estas galaxias centrales en otros ORC también, todos a grandes distancias de la Tierra. Ahora pensamos que estos anillos rodean galaxias distantes a unos mil millones de años luz de distancia, lo que significa que los anillos son enormes, alrededor de un millón de años luz de diámetro.

Al modelar la débil emisión de radio nublada que MeerKAT detecta dentro de los anillos, parece que los anillos son los bordes de una capa esférica que rodea la galaxia, como una onda expansiva de una explosión gigante en la galaxia. Se ven como anillos en lugar de orbes solo porque la esfera parece más brillante en los bordes donde hay más material a lo largo de la línea de visión, como una pompa de jabón.

MeerKAT también ha mapeado la polarización de las ondas de radio, lo que nos informa sobre el campo magnético en el anillo. Nuestra imagen de polarización muestra un campo magnético a lo largo del borde de la esfera.

Esto sugiere que una explosión en la galaxia central provocó que una explosión caliente chocara con el tenue gas fuera de la galaxia. La onda de choque resultante energizó los electrones en el gas, haciéndolos girar en espiral alrededor del campo magnético, generando ondas de radio.

Una gran sorpresa del resultado de MeerKAT es que dentro del anillo vemos varios filamentos curvos de emisión de radio. Todavía no sabemos cuáles son estos.

Pero sabemos que la esfera es tan grande que se ha tragado otras galaxias cuando salió disparada de la galaxia central. ¿Quizás los filamentos son rastros de gas arrancados de las galaxias por la onda de choque que pasa?

La gran pregunta, por supuesto, es qué causó la explosión. Estamos explorando dos posibilidades.

Una es que fueron causados por la fusión de dos agujeros negros supermasivos. Tal “evento de fusión” libera una enorme cantidad de energía, suficiente para generar el ORC.

Otra posibilidad es que la galaxia central haya pasado por un evento de “estallido estelar“, en el que millones de estrellas nacieron repentinamente del gas de la galaxia. Tal estallido estelar hace que el gas caliente salga disparado de la galaxia, provocando una onda de choque esférica.

Tanto las fusiones de agujeros negros como los eventos de estallido estelar son raros, lo que explica por qué los ORC son tan raros (hasta ahora solo se han informado cinco).

El enigma de los ORC aún no está resuelto y todavía tenemos mucho que aprender sobre estos misteriosos anillos en el cielo. Hasta ahora, solo los hemos detectado con radiotelescopios: no vemos nada de los anillos en longitudes de onda ópticas, infrarrojas o de rayos X.

Para obtener más información, necesitamos una herramienta aún más sensible que MeerKAT y ASKAP. Afortunadamente, la comunidad astronómica mundial está construyendo un observatorio de este tipo: el Square Kilometer Array (SKA), un esfuerzo internacional con telescopios en Sudáfrica y Australia.

ASKAP y MeerKAT se crearon para probar los sitios y la tecnología del SKA. Aparte de su papel como precursores del SKA, ambos telescopios han tenido un gran éxito por derecho propio, haciendo importantes descubrimientos en sus primeros años de funcionamiento.

Por lo tanto, su éxito en el descubrimiento y estudio de los ORC es un buen augurio para el SKA.

Los dos telescopios también son maravillosamente complementarios: ASKAP es excelente para inspeccionar grandes áreas del cielo y encontrar nuevos objetos, mientras que MeerKAT no tiene rival para acercarse a esos objetos y estudiarlos con mayor sensibilidad y resolución.

El SKA promete superar a ambos. Sin duda, el SKA encontrará muchos más ORC y también podrá sondearlos para averiguar qué nos dicen sobre el ciclo de vida de las galaxias.

Ray Norris, profesor de la Facultad de Ciencias, Universidad de Western Sydney