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Equipo internacional de astrofísicos descubre un veloz jet de plasma

en una radiogalaxia

Santa María Tonantzintla, Puebla, a 4 de septiembre. Un grupo internacional de astrofísicos liderado por el mexicano Eric Faustino Jiménez Andrade, estudiante egresado de la maestría en Astrofísica del Instituto Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica (INAOE), descubrió un chorro o jet  de plasma en forma helicoidal, moviéndose a gran velocidad, en la galaxia PKS 0521-365. Este importante descubrimiento es  resultado de su tesis de maestría.

En esta investigación participaron científicos del INAOE, la Universidad de Bonn (Alemania), el Instituto Max Planck de Radio Astronomía (Alemania), la Universidad de Turku (Finlandia) y el Instituto Nacional de Astrofísica (Italia), entre otros. Los resultados de la investigación fueron publicados recientemente en la  revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society- Letters.

A la izquierda, imagen óptica obtenida con el Telescopio Espacial Hubble de PKS 0521-365, que muestra la emisión de la galaxia huésped y el prominente jet. Los contornos representan el mapa de radio obtenido con el VLA. A la derecha, imagen residual obtenida luego de modelar y retocar la contribución de la galaxia huésped y su núcleo. Fuente: https://academic.oup.com/mnrasl/article-lookup/doi/10.1093/mnrasl/slx090

En entrevista, el Dr. Vahram Chavushyan, investigador del INAOE y asesor de maestría de Eric Faustino comentó: "este trabajo está relacionado con los chorros de material que están eyectando las radiogalaxias, las cuales son poderosas fuentes de ondas de radio en el Universo. En luz visible se ven como galaxias normales, pero en las radiofrecuencias se observan fenómenos diferentes".

Eric Faustino Jiménez Andrade, líder del equipo internacional que realizó el descubrimiento. Foto tomada de Facebook.

El astrofísico explicó que estas potentes radiogalaxias son conocidas como galaxias con núcleos activos. "Son galaxias cuya luminosidad central supera a la de todas las estrellas contenidas en estas galaxias. Nosotros pensamos que ahí hay un agujero negro supermasivo, alrededor del cual hay un disco que está acretando gas hacia el agujero negro y después está disparando enormes chorros bipolares de plasma, los cuales son unas de las estructuras más grandes que observamos en el Universo".

La radiogalaxia que estudiaron está eyectando gas en forma de chorros bien colimados. "El chorro es una estructura muy grande. Es, de hecho, cuatro o cinco veces más grande que la propia galaxia". Esto plantea problemas a los astrofísicos: "no entendemos cómo se puede eyectar tanto material en forma de plasma, y a velocidades tan altas", agregó el Dr. Chavushyan.

El Dr. Vahram Chavushyan, miembro del equipo científico que hizo este descubrimiento. Foto: archivo INAOE.

La colaboración internacional permitió el acceso al telescopio VLT (Very Large Telescope) de ocho metros de diámetro del Observatorio Europeo Austral (ESO, por sus siglas en inglés) en Chile, con el cual observaron cinco fuentes, entre ellas esta galaxia. "Utilizando el instrumento FORS-2 se obtuvo el espectro de este objeto. Encontramos en el espectro una emisión extendida que estaba exactamente alineada con la estructura del chorro y fue muy interesante porque todas las líneas de emisión mostraron el mismo comportamiento".

Los astrofísicos participantes en la investigación descubrieron asimismo que la materia está moviéndose dentro del chorro en forma de espiral o hélice. "Hay diferentes explicaciones de por qué la materia está moviéndose de esta manera. Puede ser que la precesión del agujero negro está determinando el movimiento del plasma en el chorro, o puede ser una consecuencia de los campos magnéticos. Ambas explicaciones son válidas. Para esclarecer cuál puede ser la verdadera causa, se necesitan más estudios".

Interrogado sobre la importancia del hallazgo, el Dr. Vahram Chavushyan dijo: "hasta este momento no había ninguna evidencia observacional directa de que el plasma en estos objetos se moviera en forma helicoidal dentro del chorro. Hay muchos trabajos teóricos que proponen cómo debe moverse el plasma y explican los diferentes procesos físicos vinculados a este tipo de movimiento. Hay algunos estudios morfológicos, con imágenes de radio, que sugieren que debe existir este movimiento, pero nosotros pudimos, desde la espectroscopia óptica, mostrar exactamente cómo se está moviendo el plasma dentro del chorro en esta galaxia. Además, todas estas predicciones y trabajos teóricos explican este tipo de movimiento en escalas muy pequeñas, de sub-parsecs (1 parsec es 206,265 veces la distancia del Sol a la Tierra). Pero en este objeto, el movimiento en forma de hélice del plasma en el chorro se mantiene hasta distancias de 20,000 parsecs (del orden del tamaño de nuestra galaxia, la Vía Láctea), una escala muy grande para mantener este tipo de movimientos. Esto significa que hay que hacer correcciones y ajustes a los modelos de formación de estos chorros".

Finalmente, el astrofísico del INAOE apuntó: "además del tipo de movimiento que estamos observando, podemos estimar la masa del gas que está siendo expulsado: al menos 10,000 masas solares, que es una cantidad enorme. Este descubrimiento también es importante porque estas galaxias no son estáticas: el gas que está cayendo hacia el agujero negro va al medio intergaláctico re dirigido por el chorro, enriqueciendo el medio intergaláctico, pudiendo propiciar la formación de nuevas estrellas o puede ser muy probable que también regrese a la misma galaxia, es decir, la misma galaxia puede retroalimentarse con el mismo gas que está eyectando hacia el espacio. Es otra cosa que pudimos demostrar, pero para entender mejor cómo está funcionando todo este sistema de galaxia-chorro, solicitamos en el mismo telescopio tiempo con otro instrumento para estudiar el campo de velocidad en toda la galaxia, lo que nos va a permitir entender mejor la cinemática y dinámica del gas y lo que está pasando realmente en esta fuente".

El artículo puede ser consultado en https://academic.oup.com/mnrasl/article-lookup/doi/10.1093/mnrasl/slx090