NASA explora una galaxia que parece "caza imperial" de Darth Vader

No hace mucho tiempo, los astrónomos mapearon una galaxia muy, muy lejana, utilizando ondas de radio y descubrieron que tiene una forma sorprendentemente familiar: un caza imperial de la saga "Star Wars".

Hace unos cinco años, el telescopio espacial de rayos gamma Fermi de la NASA informó que TXS 0128 + 554 (TXS 0128 para abreviar) es una fuente débil de rayos gamma, la forma de luz de mayor energía. Desde entonces, los científicos han examinado más de cerca utilizando el Very Long Baseline Array (VLBA) y el Observatorio de rayos X Chandra de la NASA.

"Después del anuncio de Fermi, nos acercamos un millón de veces más a la galaxia usando las antenas de radio del VLBA y trazamos su forma a lo largo del tiempo", dijo Matthew Lister, profesor de física y astronomía en la Universidad Purdue en West Lafayette, Indiana.

"La primera vez que vi los resultados, inmediatamente pensé que se parecía a la nave espacial de combate TIE de Darth Vader de 'Star Wars: A New Hope'. Fue una sorpresa divertida, pero su aparición en diferentes frecuencias de radio también nos ayudó a aprender más sobre cómo las galaxias activas pueden cambiar dramáticamente en escalas de tiempo de una década", añadió.

Características de la galaxia

Un artículo que describe los hallazgos, dirigido por Lister, fue publicado en la edición del 25 de agosto de Astrophysical Journal y está disponible en línea.

TXS 0128 se encuentra a 500 millones de años luz de distancia en la constelación de Casiopea, anclado por un agujero negro supermasivo de aproximadamente mil millones de veces la masa del Sol. Está clasificada como una galaxia activa, lo que significa que todas sus estrellas juntas no pueden explicar la cantidad de luz que emite.

La energía extra de una galaxia activa incluye el exceso de luz de radio, rayos X y rayos gamma. Los científicos creen que esta emisión surge de regiones cercanas a su agujero negro central, donde se acumula un disco de gas y polvo que se arremolina y se calienta debido a las fuerzas gravitacionales y de fricción.

Alrededor de una décima parte de las galaxias activas producen un par de chorros, haces de partículas de alta energía que viajan casi a la velocidad de la luz en direcciones opuestas. Los astrofísicos creen que estos chorros producen rayos gamma.

En algunos casos, las colisiones con gas intergaláctico tenue eventualmente ralentizan y detienen el movimiento hacia afuera de las partículas en chorro, y el material comienza a fluir hacia el centro de la galaxia. Esto da como resultado regiones amplias, o lóbulos, llenos de partículas de movimiento rápido que giran en espiral alrededor de campos magnéticos. Las interacciones de las partículas crean una emisión de radio brillante.

En una galaxia muy muy lejana

Fermi ha identificado más de 3 mil  galaxias activas utilizando su Telescopio de área grande, que examina todo el cielo cada tres horas. Casi todos están alineados de modo que un chorro apunta casi directamente a la Tierra, lo que aumenta sus señales. TXS 0128, sin embargo, es alrededor de 100 mil veces menos potente que la mayoría de ellos. De hecho, aunque está relativamente cerca, Fermi necesitaba acumular cinco años de datos de la galaxia antes de reportarla como una fuente de rayos gamma en 2015.

Los investigadores agregaron la galaxia a una encuesta de larga duración realizada por el VLBA, una red de antenas de radio operadas por el Observatorio Nacional de Radioastronomía que se extiende desde Hawai hasta las Islas Vírgenes de EU.

Las medidas de la matriz proporcionan un mapa detallado de TXS 0128 en diferentes frecuencias de radio. La estructura de radio que revelaron tiene 35 años luz de diámetro y se inclina unos 50 grados fuera de nuestra línea de visión. Este ángulo significa que los chorros no apuntan directamente a nosotros y puede explicar por qué la galaxia es tan tenue en rayos gamma.

"El universo del mundo real es tridimensional, pero cuando miramos hacia el espacio, generalmente solo vemos dos dimensiones", dijo Daniel Homan, coautor y profesor de astronomía en la Universidad Denison en Granville, Ohio. "En este caso, tenemos suerte porque la galaxia está inclinada de tal manera, desde nuestra perspectiva, que la luz del lóbulo más lejano viaja docenas más de años luz para alcanzarnos que la luz del más cercano. Esto significa que Estamos viendo el lóbulo más lejano en un punto anterior de su evolución ".

Si la galaxia estuviera alineada de modo que los chorros y los lóbulos fueran perpendiculares a nuestra línea de visión, toda la luz llegaría a la Tierra al mismo tiempo. Veríamos a ambos lados en la misma etapa de desarrollo, que es en realidad.

Formas de las galaxias

La forma aparente de la galaxia depende de la frecuencia de radio utilizada. A 2,3 gigahercios (GHz), aproximadamente 21 veces mayor que la frecuencia máxima de transmisión de la radio FM, parece una mancha amorfa. La forma de caza TIE emerge a 6.6 GHz. Luego, a 15,4 GHz, aparece una clara brecha en la emisión de radio entre el núcleo de la galaxia y sus lóbulos.

El equipo de Lister sospecha que una pausa en la actividad de TXS 0128 creó esta brecha. Los chorros de la galaxia parecen haber comenzado hace unos 90 años, como se observa desde la Tierra, y luego se detuvieron unos 50 años después, dejando atrás los lóbulos desconectados. Luego, hace aproximadamente una década, los chorros se volvieron a activar, produciendo la emisión que se ve más cerca del núcleo. Aún no está claro qué causó la aparición repentina de estos períodos activos.

La emisión de radio también arroja luz sobre la ubicación de la señal de rayos gamma de la galaxia. Muchos teóricos predijeron que las galaxias activas jóvenes y radiantes producen rayos gamma cuando sus chorros chocan con el gas intergaláctico. Pero en el caso de TXS 0128, al menos, las partículas en los lóbulos no producen suficiente energía combinada para generar los rayos gamma detectados. En cambio, el equipo de Lister cree que los chorros de la galaxia producen rayos gamma más cerca del núcleo, como la mayoría de las galaxias activas que ve Fermi.

El equipo observó la galaxia en rayos X usando Chandra, buscando evidencia de un capullo envolvente de gas ionizado. Si bien sus mediciones no pudieron confirmar la presencia o ausencia de un capullo, ha habido evidencia de tales estructuras en otras galaxias activas, como Cygnus A. Las observaciones indican que la galaxia tiene una gran cantidad de polvo y gas alrededor de su núcleo, que es consistente con un ángulo de visión muy inclinado.