NGC 3079, una galaxia espiral situada a unos 67 millones de años luz de la Tierra, contiene dos superburbujas. Nuevas observaciones del Observatorio de rayos X Chandra de la NASA muestran que un acelerador de partículas cósmicas en esta galaxia está produciendo partículas ultra energéticas, a lo largo de los bordes de las superburbujas. Estas partículas pueden ser mucho más energéticas que las creadas por el Gran Colisionador de Hadrones en el CERN.

Superburbuja es el término astronómico utilizado para describir una cavidad de cientos de años luz de diámetro llena de gas soplado en el medio interestelar por las supernovas y los vientos estelares múltiples. Los vientos, el paso y gravedad de las estrellas recién nacidas despojan a las superburbujas de cualquier otro polvo o gas. El Sistema Solar se encuentra cerca del centro de una vieja superburbuja, conocida como Burbuja Local, cuyos límites pueden ser trazados por un aumento repentino en la extinción de polvo de estrellas exteriores a distancias superiores a unos pocos cientos de años luz.

La fuente principal de las partículas

Las superburbujas de la galaxia NGC 3079 son los primos más jóvenes de las llamadas ‘burbujas de Fermi’, localizadas por primera vez en nuestra galaxia la Vía Láctea en 2010.

Se extienden en lados opuestos del centro de NGC 3079: una superburbuja tiene 4,900 años luz de diámetro y la otra es solo un poco más pequeña, con un diámetro de unos 3.600 años luz.

Estas estructuras proporcionan evidencia de que estas y otras estructuras similares pueden ser la fuente principal de las partículas de alta energía, llamadas rayos cósmicos, que bombardean regularmente la Tierra.

“Las ondas de choque asociadas con las estrellas en explosión pueden acelerar las partículas hasta 100 veces más que las generadas en el Gran Colisionador de Hadrones”, dijo el autor principal, el Dr. Jiang-Tao Li, de la Universidad de Michigan y sus colegas.

“Las regiones externas de las superburbujas en NGC 3079 generan ondas de choque a medida que se expanden y colisionan con el gas circundante”.

Los astrónomos piensan que las partículas cargadas dispersan o rebotan en los campos magnéticos enredados en estas ondas de choque, más o menos similar a como las bolas rebotan cuando impactan contra los parachoques en una máquina de pinball.

“Cuando las partículas cruzan el frente de choque, se aceleran, como si recibieran un golpe por la aleta de una máquina de pinball”, explicaron.

“Estas partículas energéticas pueden escapar y algunas pueden llegar a golpear la atmósfera de la Tierra en forma de rayos cósmicos”.

Conclusiones

La cantidad de ondas de radio o rayos X en diferentes longitudes de onda, o “espectros”, de una de las burbujas de NGC 3079 sugiere que las fuentes de emisión son en realidad electrones en espiral alrededor de las líneas del campo magnético, y se irradia mediante un proceso llamado radiación de sincrotrón.

Esta es la primera evidencia directa de radiación de sincrotrón en rayos X de alta energía de una superburbuja del tamaño de una galaxia, y a la misma vez, informa a los científicos acerca de las energías máximas que los electrones han alcanzado.

“Los espectros de radio y rayos X, junto con la ubicación de la emisión de rayos X a lo largo de los bordes de las burbujas, implican que las partículas responsables de la emisión de rayos X deben haberse acelerado en las ondas de choque allí, porque han perdido demasiada energía al ser transportadas desde el centro de la galaxia”, dijo el Dr. Li y los coautores del estudio.

Crédito de la imagen: NASA / CXC / Universidad de Michigan / Li et al; óptico – NASA / STScI.

Referencia del documento científico:
Jiang-Tao Li et al. Detección de la emisión de fuertes rayos X no térmicos de la “Burbuja de Fermi” en una galaxia externa. Publicado el 28 de febrero de 2019. The Astrophysical Journal, Volumen 873, Número 1; DOI: 10.3847/1538-4357/ab010a