En 2019, mis colegas y yo descubrimos espeluznantes anillos brillantes en el cielo utilizando Radiotelescopio ASKAP de CSIRO en Australia Occidental. Los anillos no se parecen a nada que se haya visto antes, y no tenemos ni idea de lo que son.

Los bautizamos como círculos radioeléctricos extraños, o ORC. Siguen siendo un rompecabezas, pero los nuevos datos de la MeerKAT telescopio nos están ayudando a resolver el misterio.

Ahora podemos ver cada ORC se centra en un galaxia demasiado débiles para ser detectados antes. Lo más probable es que los círculos sean enormes explosiones de gas caliente, de un millón de años luz de diámetro, que emanan de la galaxia central.

Our paper showing these results ha sido revisado por pares y aceptado para su publicación por Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Una mirada más cercana

Ahora tenemos hermosas imágenes de uno de estos anillos tomadas con el radiotelescopio MeerKAT de Sudáfrica, que muestra el ORC con un detalle impresionante. MeerKAT ve una pequeña mancha de emisión de radio en el centro del anillo, que coincide con una galaxia lejana. Ahora estamos bastante seguros de que esta galaxia generó el ORC.

También vemos estas galaxias centrales en otros ORC, todos ellos a enormes distancias de la Tierra. Ahora creemos que estos anillos rodean galaxias lejanas a unos mil millones de años luz de distancia, lo que significa que los anillos son enormes: alrededor de un millón de años luz de ancho.

A partir del modelado de la débil emisión de radio nublada que MeerKAT detecta dentro de los anillos, parece que los anillos son los bordes de una cáscara esférica que rodea la galaxia, como una onda expansiva de una explosión gigante en la galaxia. Parecen anillos en lugar de orbes sólo porque la esfera parece más brillante en los bordes, donde hay más material a lo largo de la línea de visión, como una burbuja de jabón.

Electrones energéticos

MeerKAT también ha mapeado el polarización de las ondas de radio, que nos informa sobre el campo magnético en el anillo. Nuestra imagen de polarización muestra un campo magnético que recorre el borde de la esfera.

Esto sugiere que una explosión en la galaxia central hizo que una onda expansiva caliente chocara con el gas tenue del exterior de la galaxia. La onda de choque resultante energizó los electrones del gas, haciéndolos girar alrededor del campo magnético, generando ondas de radio.

Las líneas alrededor del borde del ORC muestran la dirección del campo magnético. Un campo magnético circular como éste indica que ha sido comprimido por una onda de choque procedente de la galaxia central. Creado por Larry Rudnick a partir de los datos del MeerKAT.

Una gran sorpresa del resultado del MeerKAT es que dentro del anillo vemos varios filamentos curvos de emisión de radio. Todavía no sabemos qué son.

Pero sí sabemos que la esfera es tan enorme que se ha tragado otras galaxias al salir disparada de la galaxia central. ¿Quizás los filamentos son estelas de gas arrancadas de las galaxias por la onda de choque que pasa?

¿Colisión de agujeros negros o nacimiento de millones de estrellas?

La gran pregunta, por supuesto, es qué causó la explosión. Estamos explorando dos posibilidades.

One is that they were caused by the merging of two agujeros negros supermasivos . Este «evento de fusión» libera una enorme cantidad de energía, suficiente para generar el ORC.

Otra posibilidad es que la galaxia central haya pasado por un « estallido de estrellas «, en el que millones de estrellas nacieron repentinamente del gas de la galaxia. Un estallido estelar de este tipo hace que el gas caliente salga disparado de la galaxia, provocando una onda de choque esférica.

Tanto las fusiones de agujeros negros como los estallidos de estrellas son poco frecuentes, lo que explica que los ORC sean tan raros (hasta ahora sólo se han registrado cinco).

El rompecabezas de los ORC aún no está resuelto, y todavía tenemos mucho que aprender sobre estos misteriosos anillos en el cielo. Hasta ahora, sólo los hemos detectado con radiotelescopios: no vemos nada de los anillos en longitudes de onda ópticas, infrarrojas o de rayos X.

Cómo obtener una mejor visión

Para saber más, necesitamos una herramienta aún más sensible que MeerKAT y ASKAP. Afortunadamente, la comunidad astronómica mundial está construyendo un observatorio de este tipo: el Matriz de kilómetros cuadrados (SKA), un esfuerzo internacional con telescopios en Sudáfrica y Australia.

ASKAP y MeerKAT se construyeron para probar los emplazamientos y la tecnología del SKA. Aparte de su papel como precursores del SKA, ambos telescopios han tenido un enorme éxito por derecho propio, realizando importantes descubrimientos en sus primeros años de funcionamiento.

Su éxito en el descubrimiento y estudio de los ORCs es, por tanto, un buen augurio para el SKA.

Los dos telescopios también se complementan a la perfección: el ASKAP es excelente para explorar grandes áreas del cielo y encontrar nuevos objetos, mientras que el MeerKAT no tiene rival para acercarse a esos objetos y estudiarlos con mayor sensibilidad y resolución.

El SKA promete superar ambas cosas. Sin duda, el SKA encontrará muchos más ORC, y también podrá sondearlos para averiguar lo que nos dicen sobre el ciclo de vida de las galaxias.La conversación

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Crédito de la imagen: Jayanne English, con datos de MeerKAT y del Dark Energy Survey