Científicos descubren un túnel interestelar a una burbuja cósmica que pudo ser creada por explosiones de supernovas

El sistema solar se encuentra dentro de un entorno de baja densidad conocido como la Burbuja Caliente Local (LHB, por sus siglas en inglés), un espacio lleno de gas tenue a millones de grados, donde se emiten principalmente rayos X suaves.

Un estudio realizado por investigadores del Instituto Max Planck de Física Extraterrestre (MPE), basado en datos del eROSITA All-Sky Survey, reveló la existencia de un gradiente de temperatura a gran escala dentro de esta burbuja. Se cree que este fenómeno está relacionado con explosiones de supernovas que, en el pasado, expandieron y recalentaron la burbuja, además de que generaron un túnel interestelar hacia la constelación de Centauro.

Michael Yeung, autor principal del estudio y miembro del MPE, explicó que el concepto de Burbuja Caliente Local existe desde hace aproximadamente 50 años. Su formulación surgió para explicar el fondo ubicuo de rayos X por debajo de 0.2 keV, una emisión difusa de baja energía presente en el espacio. Esta radiación es clave para estudiar la estructura del gas en nuestra galaxia y en el universo. Sin embargo, sus fotones no pueden viajar grandes distancias en el medio interestelar antes de ser absorbidos.

Al notar la escasez de polvo interestelar en el entorno inmediato de la galaxia, se propuso un escenario en el que un plasma emisor de rayos X suaves desplaza el material neutro en el vecindario solar, lo que daría origen a esta burbuja.

La observación del universo

Con los datos obtenidos por el telescopio eROSITA, uno de los instrumentos de la misión Spectrum-Rontgen-Gamma (SRG), lanzada en 2019, los científicos lograron construir un mapa tridimensional de la burbuja de gas caliente. Este estudio reveló lo que parece ser un túnel interestelar que conecta la burbuja con una superburbuja vecina, cuya formación podría estar relacionada con la actividad de estrellas jóvenes en erupción y con vientos solares de alta velocidad.

Estructura 3D del LHB con colores que indican su temperatura.

Para obtener estos datos, eROSITA tuvo que observar el universo desde una distancia de 1.5 millones de kilómetros de la Tierra. Esto permitió estudiar la geocorona terrestre, la capa más externa de la atmósfera, que emite fotones de rayos X. Además, la ubicación del telescopio ayudó a reducir el ruido generado por esta radiación, ya que sus energías son similares a las de la LHB y podrían haber afectado las observaciones.

Afortunadamente, las mediciones se realizaron durante un periodo de baja actividad en el ciclo solar, cuando los vientos solares eran débiles. Esto redujo aún más la interferencia causada por la interacción de estos vientos con los rayos solares.

El análisis de la burbuja

En este estudio, los científicos dividieron el hemisferio de la Vía Láctea en 2,000 regiones y analizaron la luz de cada una. Descubrieron una disparidad en las temperaturas dentro de la LHB: el Norte Galáctico es más frío que el Sur Galáctico.

Aunque se había establecido que el gas caliente en la LHB es relativamente uniforme en cuanto a densidad, al compararlo con el gas de las nubes moleculares frías y densas en su borde, fue posible crear un mapa tridimensional de la burbuja. Este análisis mostró que la burbuja se extiende hacia los polos del hemisferio galáctico.

Dado que el gas caliente se expande en la dirección de menor resistencia, se aleja del disco galáctico, un fenómeno documentado hace tres décadas por ROSAT, el predecesor de eROSITA.

Dos versiones de los datos del Catálogo de Sondeos All-Sky de eRosita (eRASS1) (derecha) el cielo en rayos X sobre la Tierra (derecha) fuentes de rayos X.

Sin embargo, el nuevo mapa permitió identificar la existencia de un túnel interestelar que forma una región más fría en el medio interestelar. El equipo sospecha que este túnel es parte de una red más amplia de conductos de gas caliente que se han abierto paso entre el gas frío del medio interestelar. Este sistema se habría mantenido gracias a la influencia de vientos solares, explosiones de supernovas y chorros emitidos por estrellas recién formadas.

A partir de este mapa de la LHB, los investigadores también lograron elaborar un censo de restos de supernovas, superburbujas y polvo interestelar, incorporándolos a un modelo interactivo de nuestro vecindario cósmico. Además, se identificó otro túnel interestelar, denominado Canis Majoris, que posiblemente conecta la LHB con la nebulosa GUM o la superburbuja GSH238+00+09, ubicada a mayor distancia.

El estudio también permitió a los científicos cartografiar densas nubes moleculares en el borde de la LHB, las cuales se alejan de nosotros. Se cree que estas nubes se formaron cuando la LHB se “limpió” y el material más denso fue arrastrado hacia sus extremos. Esta información podría ayudar a determinar el momento en que el Sol ingresó en esta burbuja local de baja densidad.