La mirada de las ondas de radio dibuja el 'lienzo' del violento y convulso centro de la Vía Láctea

Desde nuestra cómoda posición, cerca de uno de los extremos del brazo de orión de la Vía Láctea, es difícil hacerse una idea de los violentos fenómenos que acechan en el centro de la galaxia.

Allí, a 25.000 años luz de distancia de la Tierra, habita un monstruo. Un agujero negro supermasivo que siembra el caos en sus dominios con la fuerza gravitatoria de su gigantesca masa equivalente a cuatro millones de soles. En su reino hay estrellas que explotan en supernovas, viveros en en los que nacen estrellas nuevas y misteriosos filamentos de ondas de radio que alcanzan los cien años luz de longitud.

El problema es que no podemos verlo. No, al menos, con telescopios ópticos. Para penetrar a través del polvo estelar oculta los secretos del núcleo galáctico hay que apuntar hacía allí con instrumentos de rayos gamma, infrarrojos, rayos X de alta potencia o con ondas de radio.

Escuchando las emisiones de radio que proceden del corazón de la galaxia es como se ha conformado la imagen que ilustra este artículo. La ha tomado el Observatorio de Radioastronomía de Sudáfrica (SARAO) desde el conjunto de telescopios MeerKAT. Lo que revela la imagen, que bien podría confundirse con una obra de arte contemporáneo, es la emisión de radio de la región con una claridad y profundidad sin precedentes.

El equipo internacional de astrónomos que hay detrás de este trabajo ha publicando los aspectos científicos iniciales de la imagen en The Astrophysical Journal. Su artículo es también una puesta en común de todos los datos obtenidos con la comunidad astronómica mundial para que que puedan investigar y hacer nueva ciencia con cada detalle.

En la imagen, los colores indican las emisiones de radio más potentes, las más débiles están representadas en escala de grises. Lo que puede verse es un corte de la región central de la Vía Láctea corriendo horizontalmente a través de la imagen. Las manchas rojas, como pintura lanzada sobre un lienzo, son en realidad restos de supernovas, compactas regiones en las que nacen nuevas estrellas y lo que parecen delgados chorretones de pintura representan lo que se conoce como filamentos de radio, algunos de hasta cien años luz de longitud. También hay otras estructuras conocidas como burbujas de radio que abracan distancias de hasta 1.400 años luz en el centro de la galaxia.

Desde el Observatorio de Radioastronomía de Sudáfrica explican que el innovador diseño de la red de telescopios MeerKAT, su sensibilidad y su punto de vista geográfico han sido las claves para producir la imagen. En ella se revelan nuevos restos de supernova que nunca se habían visto hasta ahora. Estos restos son las capas de material en expansión que quedan como remanentes cuando las estrellas masivas terminan sus vidas de forma explosiva. Entre ellas hay un raro ejemplo esférico casi perfecto. Afirman, además, que su trabajo va a proporcionar a los astrónomos la mejor visión hasta ahora de la población de misteriosos 'filamentos de radio' que no se encuentran en ningún otro lugar de la galaxia.

Bajando al detalle. La imagen muestra estructuras cósmicas que rara vez se han visto como ahora. Entre estos detalles destaca, por ejemplo, el remanente esférico de una supernova casi perfecto. Se ubica en el borde del mosaico realizado por el telescopio MeerKAT. A su alrededor también son visibles numerosas fuentes de radio compactas, muchas de las cuales señalan agujeros negros supermasivos en el centro de galaxias mucho más allá de la nuestra. También se puede apreciar una intrigante fuente de radio con una cola visible a la derecha de la imagen, los que podría ser un objeto en nuestra galaxia que se mueve a alta velocidad, dejando una estela.

"Pasé mucho tiempo mirando esta imagen mientras trabajaba en ella y nunca me canso de ella", comenta el Dr. Ian Heywood de la Universidad de Oxford, la Universidad de Rhodes y SARAO, y autor principal del estudio. “Cuando muestro esta imagen a personas que pueden ser nuevas en la radioastronomía, o que no están familiarizadas con ella, siempre trato de enfatizar que las imágenes de radio no siempre han sido así, y que MeerKAT realmente es un salto adelante en términos de su capacidades. Ha sido un verdadero privilegio trabajar durante años con colegas de SARAO que construyeron este fantástico telescopio”.

Otra imagen que pone de manifiesto la violencia de los eventos cósmicos que se producen en el centro de nuestra galaxia es la emisión compleja, similar a un cirro, de la súperburbuja del centro galáctico. El fenómeno aparece atravesado por un complejo de muchos filamentos de radio paralelos. La burbuja de radio se agolpa contra la región difusa de Sagitario A en el centro inferior de la imagen. El punto brillante cerca del centro de esta región es Sagitario A*, un agujero negro de 4 millones de masas solares.

El trabajo del Observatorio de Radioastronomía de Sudáfrica representa la culminación de 3 años de análisis detallado de un estudio realizado durante la fase de puesta en servicio del telescopio. Esas observaciones ya habían llevado a la icónica imagen inaugural de MeerKAT en 2018, así como al descubrimiento de un par de burbujas de radio gigantes, evidencia de un estallido explosivo desde el corazón de nuestra galaxia hace varios millones de años. Ahora, por fin, sostienen los investigadores, la imagen está disponible en toda su complejidad para un estudio detallado por parte de astrónomos de todo el mundo.

La nueva imagen se basa en un mosaico de 20 observaciones separadas utilizando 200 horas de tiempo de telescopio. La composición cubre un área de 6 grados cuadrados (30 veces el área de la Luna llena). Los datos se procesaron consistentemente para ofrecer una resolución angular de 4 segundos de arco, lo que vendría a representar el ancho de un cabello humano sostenido con el brazo extendido. El resultado es una imagen científica con una resolución de 100 megapíxeles.

Para obtener la imagen final ha sido necesario procesar 70 terabytes de datos con el trabajo conjunto de dos supercomputadoras en Ciudad del Cabo. Uno de los principales misterios de lo que se puede apreciar en este mapa del núcleo galáctico son las líneas finas y rectas que salpican la imagen. Se trata de hilos magnetizados que emiten ondas de radio. Alcanzan longitudes de hasta 100 años luz y se trata de estructuras únicas que han desafiado una explicación concluyente sobre su origen desde que fueron descubiertas hace más de 35 años. La nueva imagen del MeerKAT ha descubierto muchos más de estos filamentos de los que se conocían anteriormente.

En el centro de la imagen está el remanente de una supernova llamada G359.1-0.5. A su izquierda está 'el Ratón', un púlsar desbocado que posiblemente se formó y fue expulsado por la explosión de la supernova que lo acompaña. Sobre estos dos fenómenos astronómicos, a la derecha, esta uno de esos misteriosos filamentos de radio. Uno de los más largos y famosos, conocido como 'la Serpiente'.

“Los mejores telescopios amplían nuestros horizontes de maneras inesperadas”, dice el Dr. Fernando Camilo, científico jefe de SARAO. “Es un testimonio de la habilidad y dedicación de nuestros colegas sudafricanos que construyeron MeerKAT que está haciendo descubrimientos tan notables en uno de los rincones más intensamente estudiados del cielo radioeléctrico. La imagen que compartimos es rica en potencial científico, y esperamos con ansias más sorpresas a medida que la comunidad astronómica extraiga estos datos en los años venideros”.

El MeerKAT, originalmente Karoo Array Telescope, es un radiotelescopio inaugurado en 2018 que consta de 64 antenas repartidas en un diámetro de 8 kilómetros en la provincia de Northern Cape en Sudáfrica. Es el telescopio más sensible de su tipo en el mundo y es un precursor del radiotelescopio Square Kilometre Array (SKA), que se construirá en Sudáfrica y Australia en la próxima década.