Supervientos galácticos podrían ayudar a las galaxias a filtrar radiación ionizante

Nuestro nuevo estudio de la cercana galaxia Haro 11, con brote de formación estelar, ha demostrado que los fuertes supervientos emisores de rayos X podrían ser un mecanismo clave que permite que las galaxias liberen radiación ionizante, la cual se cree que desempeñó un papel fundamental en la reionización cósmica del universo primitivo.

En nuestro estudio, publicado en Astronomy & Astrophysics, analizamos datos detallados de rayos X del Observatorio de rayos X Chandra de la NASA y del XMM-Newton de la ESA para examinar la actividad de rayos X de Haro 11, un emisor único del continuo Lyman en nuestro universo cercano.

Galaxias como Haro 11 nos brindan una oportunidad única para estudiar de cerca la física del escape de la radiación ionizante. Estos mecanismos probablemente fueron fundamentales para la reionización del universo primitivo, pero son extremadamente difíciles de estudiar con un alto corrimiento al rojo debido a las grandes distancias.

Dos fuentes de rayos X, dos historias

Haro 11 alberga dos importantes fuentes de rayos X, X1 y X2, asociadas espacialmente con regiones masivas de formación estelar conocidas como Nudos B y C. Se cree que ambas albergan fuentes de rayos X ultraluminosas y emiten en el continuo Lyman ionizante (LyC).

Sin embargo, curiosamente, la fuente de rayos X X2, la más débil, emite más radiación LyC que la fuente X1, con mayor luminosidad. Además, la fuente X1, con mayor luminosidad, podría albergar un objeto compacto en acreción, como un agujero negro de masa intermedia.

Para caracterizar las propiedades de rayos X de estas dos fuentes, realizamos un modelado espectral detallado de los espectros de rayos X. Nuestro análisis reveló que la fuente X2, que emite más radiación LyC, presenta una absorción de material en la línea de visión significativamente menor, aproximadamente diez veces menor que la de la fuente X1, con mayor luminosidad. Esta evidencia indica que X2 está menos cubierto de gas y polvo, posiblemente debido a la acción de fuertes supervientos generados por la intensa formación estelar y los cúmulos de supernovas. Estos flujos de salida podrían formar cavidades en el medio interestelar, abriendo canales para el escape de fotones LyC.

¿Una ruta de escape impulsada por supervientos?

Para investigar la variabilidad espectral en las fuentes de rayos X X1 y X2, realizamos un análisis de componentes principales (PCA), una técnica de reducción de dimensionalidad lineal que descompone diferentes modos de cambio espectral y temporal.

El PCA se utiliza a menudo en el preprocesamiento de datos para la minería de datos y el aprendizaje automático. Nuestro análisis mostró diferentes patrones de emisión con picos en niveles de energía que coinciden con líneas de iones tipo H y tipo He, como las del magnesio y el silicio, lo que indica flujos de salida de gases calientes e ionizados.

Estas señales reflejan lo observado en otros supervientos impulsados ​​por brotes estelares, como en la galaxia del Cigarro Messier 82 y la galaxia del Escultor (NGC 253).

Creemos que las variaciones de rayos X observadas en las fuentes de rayos X X1 y X2 probablemente estén relacionadas con estos supervientos impulsados ​​por brotes estelares, lo que facilita la fuga de radiación ionizante de la galaxia. El presente estudio representa la primera vez que hemos vinculado estadísticamente la variabilidad de rayos X con los flujos de salida impulsados ​​por estallidos de estrellas y la fuga de LyC en Haro 11.

Esto respalda la idea de que la retroalimentación de los vientos estelares y las supernovas podría desempeñar un papel importante en la formación de canales galácticos, facilitando el escape de fotones ionizantes.

Implicaciones para la reionización cósmica

Nuestros hallazgos respaldan la creciente evidencia de que los supervientos y los flujos de salida impulsados ​​por retroalimentación son fundamentales para que las galaxias jóvenes y compactas escapen la radiación del continuo Lyman. Se cree que este proceso contribuyó a la reionización cósmica del medio intergaláctico mil millones de años después del Big Bang.

Si bien las observaciones directas en rayos X de galaxias tempranas de alto corrimiento al rojo siguen siendo complejas debido a su distancia y su debilidad, análogos locales como Haro 11 ofrecen una potente aproximación.

Nuestro estudio también destaca la necesidad de realizar observaciones de rayos X más detalladas y claras para identificar líneas de emisión débiles y comprender mejor cómo interactúan el plasma caliente, la radiación ionizante y el medio interestelar circundante.

Este artículo forma parte de Science X Dialog, donde los investigadores pueden informar sobre los hallazgos de sus artículos de investigación publicados. Visite esta página para obtener información sobre Science X Dialog y cómo participar.

Con información de Astronomy & Astrophysics