Nuestro sistema solar habita en un entorno de baja densidad llamado Burbuja Caliente Local (LHB), llena de un gas tenue, a un millón de grados, que emite predominantemente rayos X suaves. Un equipo dirigido por científicos del Instituto Max Planck de Física Extraterrestre (MPE) utilizó los datos del sondeo eROSITA All-Sky Survey y encontró un gradiente de temperatura a gran escala en esta burbuja, posiblemente vinculado con explosiones de supernovas pasadas que expandieron y recalentaron la burbuja.
La riqueza de los datos de eROSITA también permitió al equipo crear un nuevo modelo 3D del gas caliente en el vecindario solar. Lo más destacado de este trabajo es el descubrimiento de un nuevo túnel interestelar hacia la constelación de Centaurus, que podría unir nuestra LHB con una superburbuja vecina. La investigación se publica en la revista Astronomy & Astrophysics.
La idea de la LHB existe desde hace aproximadamente medio siglo, desarrollada por primera vez para explicar el omnipresente fondo de rayos X por debajo de 0,2 keV. Los fotones de tales energías no pueden viajar muy lejos en el medio interestelar antes de ser absorbidos. Junto con la observación de que casi no hay polvo interestelar en nuestro entorno inmediato, se propuso el escenario en el que un plasma emisor de rayos X suaves desplaza los materiales neutros en el vecindario solar, formando la «burbuja caliente local».
Esta comprensión de nuestro entorno inmediato no estuvo exenta de desafíos, especialmente después del descubrimiento del proceso de intercambio de carga del viento solar en 1996, una interacción entre los iones del viento solar y los átomos neutros dentro de la geocorona de la Tierra y la heliosfera que emite rayos X a energías similares a la del LHB. Después de años de análisis, el consenso ahora es que ambos contribuyen al fondo de rayos X suaves, y el LHB debe existir para explicar las observaciones.
El telescopio eROSITA es el primer observatorio de rayos X que observa el cielo desde una órbita completamente externa a la geocorona de la Tierra, evitando la contaminación de esta última. Además, el momento del primer sondeo eROSITA All-Sky Survey (eRASS1) coincidió con el mínimo solar, lo que redujo significativamente la contaminación por intercambio de carga del viento solar heliosférico.
«En otras palabras, los datos eRASS1 publicados este año proporcionan la visión más clara del cielo en rayos X hasta la fecha, lo que lo convierte en el instrumento perfecto para estudiar el LHB», afirma Michael Yeung de MPE, autor principal de este trabajo.
Las incomparables observaciones de rayos X de eROSITA
El equipo dividió el hemisferio occidental galáctico en unas 2.000 regiones y extrajo y analizó los espectros de cada una de ellas. También aprovecharon los datos de ROSAT, el predecesor de eROSITA construido también por MPE, que complementa los espectros de eROSITA a energías inferiores a 0,2 keV.
Encontraron una clara dicotomía de temperatura en el LHB, con el Sur Galáctico (0,12 keV; 1,4 MK) ligeramente más caliente que el Norte Galáctico (0,10 keV; 1,2 MK). Esta característica podría explicarse por las últimas simulaciones numéricas del LHB causadas por explosiones de supernovas en los últimos millones de años.
Los espectros de fondo difuso de rayos X informan a los científicos no solo de la temperatura, sino también de la estructura 3D del gas caliente. Trabajos anteriores del mismo equipo han establecido que la densidad del LHB es relativamente uniforme, calibrando la densidad del gas caliente con líneas de visión hacia nubes moleculares gigantes ubicadas en la superficie del LHB.
Basándose en esta suposición, generaron un nuevo modelo 3D del LHB a partir de la intensidad medida de la emisión del LHB en cada línea de visión. Encontraron que el LHB tiene una mayor extensión hacia los polos galácticos como se esperaba, ya que el gas caliente prefiere expandirse hacia direcciones de menor resistencia, lejos del disco galáctico.
«Esto no es sorprendente, como ya se descubrió en el sondeo ROSAT», señaló Michael Freyberg, autor principal de este trabajo que también formó parte del trabajo pionero en la era ROSAT hace tres décadas.
«Lo que no sabíamos era la existencia de un túnel interestelar hacia Centaurus, que crea un hueco en el medio interestelar (ISM) más frío. Esta región se destaca claramente gracias a la sensibilidad muy mejorada de eROSITA y a una estrategia de estudio muy diferente en comparación con ROSAT», añadió Freyberg.
Los autores de este trabajo sugieren que el túnel de Centaurus puede ser simplemente un ejemplo local de una red más amplia de ISM caliente sostenida por la retroalimentación estelar a lo largo de la galaxia, una idea popular propuesta en los años 70 que sigue siendo difícil de demostrar.
Un modelo 3D del vecindario solar
Además del modelo 3D del LHB, el equipo recopiló una lista de remanentes de supernovas, superburbujas e información sobre polvo 3D conocidos de la literatura y creó un modelo 3D interactivo del vecindario solar.
Algunas características del LHB se pueden apreciar fácilmente a partir de esta representación, por ejemplo, el conocido túnel Canis Majoris en el disco galáctico, que posiblemente conecta el LHB con la nebulosa Gum u otra superburbuja (llamada GSH238+00+09), así como densas nubes moleculares (en naranja) que se encuentran cerca de la superficie del LHB en dirección al centro galáctico (GC).
Trabajos recientes descubrieron que estas nubes poseen velocidades en la dirección radial (alejándose de nosotros). La ubicación y la velocidad de las nubes se podrían explicar si se formaron a partir de la condensación de materiales arrastrados durante la etapa temprana de la formación del LHB.
«Otro dato interesante es que el Sol debió entrar en el LHB hace unos pocos millones de años, un tiempo muy breve en comparación con la edad del Sol», señala Gabriele Ponti, coautor de este trabajo. «Es pura coincidencia que el Sol parezca ocupar una posición relativamente central en el LHB a medida que nos movemos continuamente a través de la Vía Láctea».
Con información de Astronomy & Astrophysics
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