Todos conocemos las burbujas de los baños jabonosos o los refrescos. Estas burbujas de la experiencia cotidiana en la Tierra tienen unos centímetros de ancho, y consisten en una fina película de líquido que encierra un pequeño volumen de aire u otro gas. En el espacio, sin embargo, hay burbujas muy diferentes, compuestas por un gas más ligero dentro de uno más pesado, y pueden ser enormes.

La galaxia NGC 3079, ubicado a unos 67 millones de años luz de la Tierra, contiene dos "superburbujas" que no se parecen a nada aquí en nuestro planeta. Un par de regiones en forma de globo se extienden en lados opuestos del centro de la galaxia:una es 4, 900 años luz de ancho y el otro es solo un poco más pequeño, con un diámetro de aproximadamente 3, 600 años luz. Para el contexto, un año luz equivale aproximadamente a 6 billones de millas, o 9 billones de kilómetros.

Las superburbujas de NGC 3079 emiten luz en forma de rayos X, emisión óptica y de radio, haciéndolos detectables por los telescopios de la NASA. En esta imagen compuesta, Los datos de rayos X del Observatorio de rayos X Chandra de la NASA se muestran en violeta y los datos ópticos del Telescopio Espacial Hubble de la NASA se muestran en naranja y azul. Una versión etiquetada de la imagen de rayos X muestra que la superburbuja superior es claramente visible, junto con indicios de emisión más débil de la superburbuja inferior.

Nuevas observaciones de Chandra muestran que en NGC 3079 un acelerador de partículas cósmicas está produciendo partículas ultraenergéticas en los bordes de las superburbujas. Estas partículas pueden ser mucho más energéticas que las creadas por el Gran Colisionador de Hadrones (LHC) de Europa, el acelerador de partículas más potente del mundo.

Las superburbujas en NGC 3079 proporcionan evidencia de que ellas y estructuras como ellas pueden ser la fuente de partículas de alta energía llamadas "rayos cósmicos" que bombardean regularmente la Tierra. Las ondas de choque, similares a las explosiones sónicas causadas por aviones supersónicos, asociadas con la explosión de estrellas, pueden acelerar las partículas hasta energías aproximadamente 100 veces mayores que las generadas en el LHC. pero los astrónomos no están seguros de dónde provienen los rayos cósmicos aún más energéticos. Este nuevo resultado sugiere que las superburbujas pueden ser una fuente de estos rayos cósmicos ultraenergéticos.

Las regiones externas de las burbujas generan ondas de choque a medida que se expanden y chocan con el gas circundante. Los científicos creen que las partículas cargadas se dispersan o rebotan en campos magnéticos enredados en estas ondas de choque, al igual que las bolas que rebotan en los parachoques de una máquina de pinball. Cuando las partículas cruzan el frente de choque, se aceleran, como si recibieran una patada de la aleta de una máquina de pinball. Estas partículas energéticas pueden escapar y algunas eventualmente pueden golpear la atmósfera de la Tierra en forma de rayos cósmicos.

La cantidad de ondas de radio o rayos X en diferentes longitudes de onda, o "espectros, "de una de las burbujas sugiere que la fuente de emisión son los electrones que giran en espiral alrededor de las líneas del campo magnético, e irradiando mediante un proceso llamado radiación de sincrotrón. Esta es la primera evidencia directa de radiación de sincrotrón en rayos X de alta energía de una superburbuja del tamaño de una galaxia. e informa a los científicos sobre las energías máximas que han alcanzado los electrones. No se comprende por qué se detecta la emisión de sincrotrón de solo una de las burbujas.

Los espectros de radio y rayos X, junto con la ubicación de la emisión de rayos X a lo largo de los bordes de las burbujas, implica que las partículas responsables de la emisión de rayos X deben haber sido aceleradas en las ondas de choque allí, porque habrían perdido demasiada energía al ser transportados desde el centro de la galaxia.

Las superburbujas de NGC 3079 son primas más jóvenes de "Burbujas de Fermi, "localizado por primera vez en la galaxia de la Vía Láctea en 2010. Los astrónomos creen que estas superburbujas pueden formarse cuando los procesos asociados con la materia que cae en un agujero negro supermasivo en el centro de la galaxia, lo que conduce a la liberación de enormes cantidades de energía en forma de partículas y campos magnéticos. Las superburbujas también pueden ser esculpidas por los vientos que fluyen de un gran número de jóvenes, estrellas masivas.

Un artículo que describe estos resultados fue dirigido por Jiangtao Li de la Universidad de Michigan y aparece en The Diario astrofísico . También está disponible en línea. Centro Marshall de Vuelos Espaciales de la NASA en Huntsville, Alabama, administra el programa Chandra para la Dirección de Misiones Científicas de la NASA en Washington. El Observatorio Astrofísico Smithsonian en Cambridge, Massachusetts, controla las operaciones científicas y de vuelo de Chandra.