Finalmente podemos saber qué está causando los «círculos de radio extraños» del universo

Los llamados círculos impares de radio (ORC, por sus siglas en inglés) son el producto de grandes flujos de gas de las galaxias que generan estrellas a un ritmo fenomenal. Un equipo de astrónomos ha llegado a la conclusión de que las supernovas dentro de esas galaxias están generando enormes vientos, cuyo producto final son los ORC. Esa podría haber sido la explicación desde el principio, si no hubiera sido por el tamaño alucinante de este fenómeno, que llevó a que la idea se considerara inicialmente poco probable.

Hasta hace poco, los radiotelescopios sólo podían enfocar eficazmente pequeñas áreas del cielo a la vez. Cualquier cosa demasiado grande se volvió efectivamente invisible. En lugar de fotografiar zonas aleatorias del cielo, como hemos hecho con los telescopios ópticos, ha habido una tendencia a centrarnos en lugares donde los resultados de otras longitudes de onda nos hacen esperar encontrar algo.

Eso cambió con la construcción del Murchison Wide Field Array y el Australian Square Kilometer Array Pathfinder (ASKAP), que capturan áreas tan grandes que se hacen posibles estudios amplios. En 2020, los astrónomos que utilizaron ASKAP descubrieron que áreas grandes y aproximadamente circulares del cielo emiten en longitudes de onda similares. Después de asegurarse de que no se debían a un error del equipo, pero al no encontrar ninguna otra explicación satisfactoria, los descubridores los llamaron ORC. El nombre es exacto, recuerda a la Tierra Media y no contiene ninguna conjetura sobre la causa que pueda resultar errónea. También es menos probable que ofenda que WTF, que fue el primer esfuerzo.

En aquel entonces uno de los descubridores, el profesor Ray Norris de la Universidad de Western Sydney, dijo a IFLScience: “No vemos círculos como este de otra manera, excepto los restos de supernova. Y estos no son restos de supernova”.

Sin embargo, según un artículo recientemente publicado, eso es exactamente lo que son.

Norris y el resto del equipo que encontró los ORC pensaron que no podían ser restos de supernova porque eran demasiado grandes. Todos los ORC que hemos encontrado tienen galaxias bastante distantes cerca de sus centros, y muchas existen demasiado lejos del plano galáctico para que sea probable que formen parte de la Vía Láctea. Sin embargo, dado su tamaño angular, si realmente se originan en estas galaxias, entonces los ORC son tan grandes que doblan las mentes incluso del tipo de personas que se ganan la vida doblando las mentes de otros con escala. Por muy poderosas que sean las supernovas, no deberían poder crear radios de explosión de millones de años luz de ancho.

Sin embargo, según la profesora Alison Coil de la Universidad de California en San Diego y sus coautores, lo que una supernova no puede hacer, muchas trabajando juntas sí pueden hacerlo.

Las galaxias con estallido estelar producen estrellas, a menudo muy masivas, a un ritmo muchas veces mayor que el de la Vía Láctea. Cuanto más masiva es una estrella, más corta es su vida, y si la masa es superior a ocho masas solares termina como supernova. En consecuencia, cualquier galaxia que haya estado en fase de explosión estelar durante decenas de millones de años tiene muchas estrellas en explosión. Aunque puede haber años entre cada explosión, según los estándares astronómicos estas explosiones casi coinciden.

Esto, según Coil, acelera los vientos que transportan gas equivalente a 200 veces la masa del Sol a 2.000 kilómetros por segundo (4.500.000 mph o casi el 1 por ciento de la velocidad de la luz). Eso es suficiente para expulsar parte del gas más allá de la galaxia de las estrellas. Los electrones extraídos del gas van aún más lejos.

La otra característica extraña original de los ORC fue que inicialmente nadie podía encontrar ningún signo de ellos en longitudes de onda lo suficientemente cortas como para ser vistos por otros tipos de telescopios. Coil decidió seguir intentándolo y utilizó el Observatorio Keck para examinar ORC 4. Encontró una alta concentración de gas ionizado caliente y muy comprimido a una distancia de unos 130.000 años luz de la galaxia central. Eso es sólo aproximadamente una décima parte de la distancia a la que se detectaron las ondas de radio, pero proporciona una posible fuente para los electrones que se cree que producen esas emisiones de radio.

Como todas las galaxias grandes, ésta es producto de fusiones galácticas. Sin embargo, a diferencia de la Vía Láctea, Coil y sus coautores creen que se formó a partir de dos galaxias de tamaño similar, en lugar de consumirse una serie de galaxias más pequeñas. “La fusión empuja todo el gas a una región muy pequeña, lo que provoca un intenso estallido de formación estelar. Las estrellas masivas se queman rápidamente y cuando mueren, expulsan su gas en forma de vientos”, dijo Coil en un comunicado.

Con el tiempo, las galaxias se quedan sin material para formar nuevas estrellas. «Hubo un estallido de formación estelar en esta galaxia, pero terminó hace aproximadamente mil millones de años», dijo Coil.

Las simulaciones realizadas por la Dra. Cassandra Lochhaas, miembro del equipo del Centro Harvard y Smithsonian de Astrofísica, indican que los anillos producidos por la salida de gas pueden durar 750 millones de años. Dentro de este anillo, el gas más frío colapsa sobre la galaxia. El desfase temporal sugiere que aún queda trabajo por hacer, pero la explicación puede ser aproximadamente correcta.

“Para que esto funcione se necesita una tasa de salida de masa alta, lo que significa que se expulsa una gran cantidad de material muy rápidamente. Y el gas circundante justo fuera de la galaxia tiene que ser de baja densidad, de lo contrario el choque se detiene. Estos son los dos factores clave”, afirmó Coil. La combinación es tan rara que hasta ahora sólo se han encontrado cinco ORC.

El estudio se publica en Nature.