Descubren ‘tornados espaciales’ alrededor del núcleo de la Vía Láctea

Girando a través de la zona central de la Vía Láctea, en la turbulenta región que rodea el agujero negro supermasivo en el núcleo de nuestra galaxia, el polvo y los gases se agitan constantemente a medida que las energéticas ondas de choque se propagan por ella. Un equipo internacional de astrónomos, utilizando el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), ha agudizado nuestra visión de esta acción en un factor de 100, descubriendo una sorprendente nueva estructura filamentosa en esta misteriosa región del espacio.

Aunque se sabe desde hace tiempo que la zona molecular central (ZMC) de la galaxia es una región llena de moléculas de polvo y gas que giran en ciclos de formación y destrucción, el mecanismo que impulsa este proceso ha permanecido desconocido. Las moléculas sirven como trazadores de diversos procesos en las nubes moleculares, siendo el monóxido de silicio (SiO) particularmente útil para detectar la presencia de ondas de choque.

Utilizando la alta resolución y sensibilidad de ALMA para cartografiar las distintivas líneas espectrales dentro de las nubes moleculares en el centro de la Vía Láctea, un equipo internacional de astrónomos, liderado por Kai Yang, de la Universidad Jiao Tong de Shanghái, ha delineado un nuevo tipo de estructura filamentosa larga y estrecha a una escala significativamente más fina.

La interacción dinámica entre este entorno turbulento y los delgados filamentos producidos por las ondas de choque proporciona una visión más completa de los procesos cíclicos dentro de la CMZ. El estudio se publica en la revista Astronomy & Astrophysics.

«Cuando revisamos las imágenes de ALMA que muestran los flujos de salida, observamos que estos filamentos largos y estrechos estaban espacialmente desplazados respecto a cualquier región de formación estelar. A diferencia de cualquier objeto que conozcamos, estos filamentos nos sorprendieron mucho. Desde entonces, hemos estado reflexionando sobre su naturaleza», resumió Yang.

Estos «delgados filamentos» fueron un hallazgo inesperado y fortuito en las líneas de emisión de SiO y otras ocho moléculas. Sus velocidades en la línea de visión son coherentes e inconsistentes con las salidas de material. Por lo tanto, no se ajustan al perfil de otros tipos de filamentos de gas denso previamente descubiertos; además, los filamentos no muestran asociación con la emisión de polvo y no parecen estar en equilibrio hidrostático.

«Nuestra investigación contribuye al fascinante panorama del Centro Galáctico al descubrir que estos delgados filamentos son una parte importante de la circulación de material», resume Xing Lu, profesor de investigación del Observatorio Astronómico de Shanghái y autor correspondiente del artículo de investigación.

«Podemos imaginarlos como tornados espaciales: son violentas corrientes de gas, se disipan rápidamente y distribuyen materiales al entorno eficientemente». Aún se desconoce cómo surgen inicialmente estos delgados filamentos, pero los procesos de choque se perfilan como una posible explicación, informa el equipo de Yang.

Esta inferencia se basa en varias observaciones clave: la transición rotacional de SiO₃₄₃, claramente observada en las observaciones de ALMA, la presencia de máseres de CH₃OH y la abundancia relativa de moléculas orgánicas complejas en estos delgados filamentos.

«La alta resolución angular y la extraordinaria sensibilidad de ALMA fueron esenciales para detectar estas emisiones de líneas moleculares asociadas con los delgados filamentos y para confirmar que no existe asociación entre estas estructuras y las emisiones de polvo», enfatizó Yichen Zhang, profesor de la Universidad Jiao Tong de Shanghái y autor correspondiente del artículo de investigación. «Nuestro descubrimiento representa un avance significativo, al detectar estos filamentos en una escala mucho más fina de 0,01 pársecs para marcar la superficie de trabajo de estos choques».

Este avance ofrece una visión más detallada de los procesos dinámicos que ocurren en la CMZ y sugiere un proceso cíclico de circulación de material. Primero, los choques actúan como mecanismo para crear estos filamentos delgados, liberando SiO y varias moléculas orgánicas complejas como CH₃OH, CH₃CN y HC₃N a la fase gaseosa y al medio interestelar.

Luego, los filamentos delgados se disipan para reabastecer el material liberado por el choque en la CMZ. Finalmente, las moléculas se congelan nuevamente formando granos de polvo, lo que resulta en un equilibrio entre el agotamiento y la reposición. Suponiendo que los filamentos delgados existan en toda la CMZ con la misma abundancia que en esta muestra, existiría un equilibrio cíclico entre el agotamiento y la reposición.

«El SiO es actualmente la única molécula que rastrea exclusivamente los choques, y la transición rotacional SiO 5-4 solo es detectable en regiones de choque con densidades y temperaturas relativamente altas. Esto la convierte en una herramienta particularmente valiosa para rastrear los procesos inducidos por choques en las regiones densas de la CMZ», afirmó Yang.

Se espera que futuras observaciones de ALMA, que abarquen múltiples transiciones de SiO y observaciones de censo que abarquen la CMZ, combinadas con simulaciones numéricas, confirmen el origen de los filamentos delgados, así como la posibilidad de procesos cíclicos dentro de esta extraordinaria región de la Vía Láctea.

Con información de Astronomy & Astrophysics