La mayoría de las imágenes de galaxias que vemos, como las hermosas imágenes del Telescopio Espacial Hubble, son imágenes ópticas que se toman con la ayuda de telescopios que detectan la luz en el mismo rango de longitud de onda que nuestros ojos. Sin embargo, los científicos cuentan con telescopios que utilizan partes diferentes del espectro electromagnético como la luz ultravioleta de longitud de onda más corta o infrarrojos de onda más larga y emisiones de radio.
Cuando usamos un radiotelescopio para observar las galaxias en algunos casos vemos jets (chorros de materia) que se expanden desde el centro hacia el espacio. Los jets (partículas poderosas a la velocidad de la luz) son las bestias del universo, mucho más grandes que cualquier cosa visible en una imagen óptica. A menudo se extienden muchos millones de veces el tamaño de la propia galaxia y la mayoría de las veces no se pueden captar en las imágenes ópticas.
Tampoco muestran sus secretos fácilmente y aunque sepamos qué son los jets y cómo se forman, todavía no entendemos qué es lo que los produce en un primer lugar. Ahí es donde entra en juego el poderoso radiotelescopio Square Kilometre Array (SKA) que se está construyendo en Sudáfrica. Su tamaño y alcance pueden ayudar a los científicos a investigar este fenómeno de forma más detallada.
La creación de un jet
Entonces, ¿cómo se forman los jets?
Las galaxias pueden tener muchas formas y tamaños y las más grandes tienen un agujero negro supermasivo en su centro. Cuanto mayor es la galaxia, mayor es el agujero y estos agujeros negros son millones de veces la masa del sol. En la mayoría de las galaxias simplemente permanecen inactivos en el corazón de la galaxia.
En algunas galaxias, sin embargo, gas y polvo acaban en el agujero negro supermasivo causando grandes cantidades de energía que puede ser liberada y a veces crea corrientes de partículas cargadas de energía (canalizadas por campos magnéticos retorcidos) que son expulsadas desde el centro de la galaxia.
Estas poderosas fuentes de partículas son lanzadas al espacio casi a la velocidad de la luz y forman los impresionantes jets que se pueden ver en las imágenes de radio. Estas partículas viajan a través del espacio durante muchos millones de kilómetros hasta que finalmente se ralentizan y se detienen cuando interactúan con antiguas nubes de gas resultantes de la formación de la galaxia. Estos jets son inmensamente poderosos y pueden tener una longitud de miles de años luz.
Aunque entendemos los procesos que forman los jets, no sabemos qué es lo que causa estos chorros en primer lugar. Existen observaciones que sugieren que pueden desencadenarse cuando dos galaxias chocan, empujando grandes cantidades de gas y polvo en la trayectoria del agujero negro supermasivo del centro galáctico. Sin embargo, no parece ser el caso de todas las radiogalaxias y hay pruebas de que algunas dejan de expulsar las corrientes de partículas energéticas y vuelven a hacerlo muchos miles de años después. Sin embargo, no sabemos si todas las radiogalaxias pasan por varias fases activas como ésta o si es algo inusual.
Todavía queda mucho por aprender
Las galaxias tardan mucho tiempo en llegar a tener un tamaño tan grande: a veces hasta cientos de millones de años. Por esta razón, los científicos no pueden estudiar los jets simplemente viéndolos crecer y tenemos que examinar muchas radiogalaxias en diferentes fases durante su ciclo de vida.
Es importante comprender lo que son los jets de las radiogalaxias porque al tener tanta energía influyen tanto en la galaxia de la que proceden como en sus alrededores.
Construyendo modelos sobre la evolución de las galaxias en el tiempo y comparándolas con observaciones, los científicos han determinado que tiene que haber algo que reduzca drásticamente la velocidad a la que se forman las estrellas en las galaxias más masivas. Los científicos creen que los radiojets pueden ser los responsables, calentando el gas dentro de la galaxia y evitando que se forme en estrellas.
Sin embargo, este proceso no se entiende bien. Por ejemplo, también hay pruebas de que los radiojets pueden aumentar la velocidad de formación de estrellas en algunas galaxias al comprimir el gas en nubes densas. Comprender cómo los radiojets interactúan con sus galaxias de acogida y su entorno es clave para entender cómo las galaxias se forman y evolucionan con el tiempo. Esta es una de las preguntas clave sin respuesta de la astronomía.
La finalización del telescopio SKA que se está llevando a cabo en Sudáfrica y Australia ayudará a responder estas preguntas.
Resolviendo misterios
Una vez que el telescopio SKA esté completamente operativo (a partir del año 2020) vigilará hasta un billón de galaxias incluyendo alguna de las galaxias más primitivas. Con estas observaciones los astrónomos deberían ser capaces de descubrir los secretos de las radiogalaxias.
El telescopio MeerKAT, un precursor del SKA, ya está tomando datos en la localización sudafricana, la zona remota de Karoo, y nos permitirá comenzar a contestar algunas de estas preguntas el próximo año.
Puede que estas misteriosas bestias del universo no tarden en dejar de ser tan misteriosas.
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Autor: Imogen Whittam, Investigador postdoctoral en Astrofísica, Universidad de Western Cape.
Este artículo ha sido publicado originalmente en The Conversation. Puedes leer el artículo original aquí.
