Gas aglomerado y reciclado de las estrellas, rodea la Vía Láctea.

La galaxia Vía Láctea está en el negocio del reciclaje. Nuestra galaxia está rodeada por un halo de grumos de gases calientes que continuamente se suministra con material expulsado por estrellas nacientes o moribundas, según un estudio financiado por la NASA en la revista Nature Astronomy.

La Vía Láctea se ve en esta ilustración.
Créditos: NASA / JPL-Caltech / R. Herido (SSC / Caltech).

Un halo es una gran región llena de gas caliente que rodea una galaxia, también conocida como “medio circungaláctico”. El halo gaseoso calentado alrededor de la Vía Láctea fue la incubadora de la formación de la Vía Láctea hace unos 13 mil millones de años y podría ayudar a resolver un enigma de larga data sobre dónde podría residir la materia faltante del Universo.

HaloSat es un pequeño satélite que observa el gas caliente alrededor de la Vía Láctea.
Créditos: Blue Canyon Technologies, Inc.

Los nuevos hallazgos provienen de observaciones realizadas por una pequeña nave espacial llamada HaloSat. Pertenece a una clase de minisatélites llamados CubeSats y tiene aproximadamente el tamaño de una tostadora, mide aproximadamente 10 por 20 por 30 centímetros y pesa alrededor de 12 kilogramos. Construido por la Universidad de Iowa, HaloSat fue lanzado desde la Estación Espacial Internacional en mayo de 2018 y es el primer CubeSat financiado por la División de Astrofísica de la NASA.

Si bien son diminutos en comparación con el Observatorio de rayos X Chandra de la NASA, los detectores de rayos X de HaloSat ven una parte mucho más amplia del cielo a la vez y, por lo tanto, están optimizados para realizar el tipo de estudio de área amplia necesaria para medir el halo galáctico.

Debido a su pequeño tamaño, los CubeSats permiten a la NASA realizar investigaciones científicas de bajo costo en el espacio. Seis CubeSats hasta la fecha han sido seleccionados en esta serie de la División de Astrofísica.

En el nuevo estudio, los investigadores concluyen que el medio circungaláctico tiene una geometría similar a un disco, según la intensidad de las emisiones de rayos X que provienen de él.

“Las emisiones de rayos X son más fuertes por encima de las partes de la Vía Láctea donde la formación de estrellas es más vigorosa”, dice Philip Kaaret, profesor del Departamento de Física y Astronomía de Iowa y autor correspondiente del estudio. “Eso sugiere que el medio circungaláctico está relacionado con la formación de estrellas, y es probable que estemos viendo gas que anteriormente cayó en la Vía Láctea, hizo estrellas y ahora se está reciclando en el medio circungaláctico”.

Cada galaxia tiene un medio circungaláctico, y estas regiones son cruciales para comprender no solo cómo se formaron y evolucionaron las galaxias, sino también cómo el Universo progresó desde un núcleo de helio e hidrógeno a una extensión cosmológica repleta de estrellas, planetas, cometas y todo tipo de otros componentes celestes.

HaloSat busca materia bariónica, es decir, el mismo tipo de partículas que componen el mundo visible, que se cree que falta desde el nacimiento del Universo hace casi 14 mil millones de años. El satélite ha estado observando el medio circungaláctico de la Vía Láctea en busca de evidencia de que la materia bariónica faltante pueda residir allí. La materia bariónica es distinta de la materia oscura, que es invisible y no interactúa a través de ninguna fuerza excepto la gravedad. Los científicos solo pueden dar cuenta de aproximadamente dos tercios de la materia bariónica que debería estar presente en el Universo.

HaloSat, una misión de CubeSat para estudiar el halo de gas caliente que rodea la Vía Láctea, fue lanzada desde la Estación Espacial Internacional en 2018.
Créditos: NanoRacks / NASA.

Para buscar la materia que faltaba, Kaaret y su equipo querían manejar mejor la configuración del medio circungaláctico.

Más específicamente, los investigadores querían descubrir cómo de grande es realmente el medio circungaláctico. Si se trata de un halo extendido enorme que es muchas veces el tamaño de nuestra galaxia, podría albergar suficiente material para resolver la cuestión del barión faltante. Pero si el medio circungaláctico está compuesto principalmente de material reciclado, sería una capa de gas relativamente delgada y esponjosa y un anfitrión improbable de la materia bariónica faltante.

“Lo que hemos hecho es definitivamente mostrar que hay una parte de alta densidad del medio circungaláctico que brilla en rayos X”, dice Kaaret. “Pero aún podría haber un halo extendido realmente grande que es tenue en los rayos X. Y podría ser más difícil ver ese halo extendido y tenue porque hay un disco de emisión brillante en el camino.

“Así que resulta que con HaloSat solo, realmente no podemos decir si realmente existe o no este halo extendido” alrededor de la Vía Láctea, dice Kaarat.

Kaaret dice que se sorprendió por la aglomeración del medio circungaláctico, esperando que su geometría fuera más uniforme. Las áreas más densas son regiones donde se forman estrellas y donde se comercia material entre la Vía Láctea y el medio circungaláctico.

“Parece como si la Vía Láctea y otras galaxias no fueran sistemas cerrados”, dice Kaaret. “En realidad, están interactuando, arrojando material al medio circungaláctico y también trayendo material”.

El siguiente paso es combinar los datos de HaloSat con datos de otros observatorios de rayos X para determinar si hay un halo extendido alrededor de la Vía Láctea y, si está allí, calcular su densidad. Eso, a su vez, podría resolver el rompecabezas de la materia bariónica que falta.

“Es mejor que esos bariones faltantes estén en algún lugar”, dice Kaaret. “Están en halos alrededor de galaxias individuales como nuestra Vía Láctea o están ubicados en filamentos que se extienden entre galaxias”.

El estudio se titula, “Un medio circungaláctico grumoso y dominado por discos de la Vía Láctea visto en la emisión de rayos X”. Los coautores del estudio incluyen a Jesse Bluem, estudiante de posgrado en física en Iowa; Hannah Gulick, estudiante de posgrado en astronomía en la Universidad de California, Berkeley, quien se graduó en Iowa en mayo pasado; Daniel LaRocca, quien obtuvo su doctorado en Iowa en julio pasado y ahora es investigador postdoctoral en la Universidad Estatal de Pennsylvania; Rebecca Ringuette, investigadora postdoctoral de Kaaret que se unió al Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA este mes; y Anna Zayczyk, ex investigadora postdoctoral de Kaaret y científica investigadora tanto en NASA Goddard como en la Universidad de Maryland, Condado de Baltimore.

HaloSat es una misión CubeSat de la NASA dirigida por la Universidad de Iowa en Iowa City. Los socios adicionales incluyen el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland, la Instalación de Vuelo Wallops de la NASA en la Isla Wallops, Virginia, Blue Canyon Technologies en Boulder, Colorado, la Universidad Johns Hopkins en Baltimore y con importantes contribuciones de socios en Francia. HaloSat fue seleccionado a través de la Iniciativa de Lanzamiento CubeSat de la NASA como parte de la 23ª entrega de las misiones de Lanzamiento Educativo de Nanosatélites.