NGC 1068 es una galaxia brillante, relativamente cercana y bien conocida, con un agujero negro supermasivo en su centro. Sin embargo, a pesar de su condición de objetivo popular para los astrónomos, su disco de acreción está oscurecido por densas nubes de polvo y gas. El disco de acreción exterior, de unos pocos años luz de diámetro, está salpicado por cientos de fuentes de máseres de agua distintas que insinuaron durante décadas la existencia de estructuras más profundas.
Los máseres son faros distintivos de radiación electromagnética que brillan en longitudes de onda de microondas o radio; en radioastronomía, los máseres de agua observados a una frecuencia de 22 GHz son particularmente útiles porque pueden brillar a través de gran parte del polvo y el gas que oscurecen las longitudes de onda ópticas.
Dirigido por el astrónomo Jack Gallimore de la Universidad Bucknell, un equipo internacional de astrónomos y estudiantes se propuso observar NGC 1068 con dos objetivos en mente: el mapeo astrométrico del radio continuo de la galaxia y las mediciones de polarización de sus máseres de agua.
«NGC 1068 es una especie de VIP entre las galaxias activas», dice la coautora C. M. Violette Impellizzeri. «Es inusualmente poderosa, con un agujero negro y un disco de acreción de canto. Y debido a que está tan cerca, ha sido muy, muy bien estudiada en detalle». Sin embargo, Gallimore y su equipo se propusieron observar NGC 1068 de una manera completamente nueva. Su artículo se publicó en The Astrophysical Journal Letters.
Las observaciones de esta naturaleza se basaron en el recientemente actualizado High Sensitivity Array (HSA), que consta de los telescopios NSF NRAO en el Karl G. Jansky Very Large Array, el Very Long Baseline Array y el Green Bank Telescope conectados en red y totalmente respaldados por NSF NRAO.
Al medir la polarización de los máseres de agua, así como el continuo de emisiones de radio de NGC 1068, el equipo generó un mapa que revela la fuente de radio compacta ahora conocida como NGC 1068*, así como misteriosas estructuras extendidas de emisiones más débiles.
El mapeo de la distribución astrométrica de NGC 1068 y sus máseres de agua reveló que están distribuidos a lo largo de filamentos de estructura. «Realmente se hizo evidente en estas nuevas observaciones que estos filamentos de manchas de máser se alinean como cuentas en un collar», resumió Gallimore.
El equipo se sorprendió al ver que hay un claro desfase -un ángulo de desplazamiento- entre el continuo de radio que muestra las estructuras en el núcleo de la galaxia y las ubicaciones de los propios máseres. «La configuración es inestable, por lo que probablemente estemos observando la fuente de un flujo de salida lanzado magnéticamente».
Las mediciones de HSA de la polarización de estos máseres de agua revelaron evidencia sorprendente de campos magnéticos. «Nadie ha visto polarización en máseres de agua fuera de nuestra galaxia», enfatizó Gallimore. De manera similar a las estructuras en forma de bucle que se ven en la superficie de nuestro Sol como prominencias, el patrón de polarización de estos máseres de agua indica claramente que los campos magnéticos también están en la raíz de estas estructuras a escala de años luz.
«Observar los filamentos y ver que los vectores de polarización son perpendiculares a ellos es la clave para confirmar que son estructuras impulsadas magnéticamente. Es exactamente lo que se esperaría ver», resume Gallimore.
Estudios previos de la región apuntaban a patrones que normalmente se asociaban con campos magnéticos, pero tales conclusiones permanecieron fuera del alcance de la tecnología de observación hasta hace poco. «Sólo el HSA tiene la combinación de resolución y sensibilidad necesaria para mapear campos magnéticos usando luz polarizada», dice Gallimore.
Impellizzeri agrega: «Ha habido muchas mejoras en las instalaciones del NSF NRAO. Todos los telescopios han tenido mejoras significativas. Y por eso una de las razones por las que decidimos que valía la pena rehacer estas observaciones, en lugar de simplemente volver al archivo, fue que sabíamos que ahora obtendríamos datos mucho mejores».
Sus hallazgos revelan evidencia de una fuente de radio central compacta (el agujero negro supermasivo de la galaxia), una clara polarización de los máseres de agua que indica estructura dentro de los campos magnéticos de NGC 1068 y características espectaculares extendidas a lo largo del continuo de frecuencias de radio. En conjunto, estos hallazgos indican que los campos magnéticos son los impulsores subyacentes de estos fenómenos.
Sin embargo, quedan muchos misterios. Por ejemplo, dentro del mapa del continuo de radio hay una protuberancia difusa y tenue que el equipo apodó «cola de zorro», que se extiende hacia el norte desde la región central.
Gallimore dice: «Cuando nos propusimos hacer esto, nos dijimos: ‘veamos si realmente podemos superar los límites y obtener un buen continuo y también datos de polarización’. Y ambos objetivos se lograron. Con el conjunto de alta sensibilidad NRAO de la NSF, detectamos la polarización del megamáser de agua por primera vez, y también hicimos un mapa del continuo realmente asombroso que todavía estamos tratando de comprender».
Con información de The Astrophysical Journal Letters
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