Revelan estructura en forma de doble hélice en chorro de gas de galaxia

MORELIA, Mich., 7 de diciembre de 2021.- Un equipo internacional de investigación estudió el chorro de gas expulsado desde el centro de una galaxia gigante, encontrando un campo magnético en forma de sacacorchos que impulsa y da forma al material del chorro hasta una distancia de cerca de 3,300 años luz desde el origen del chorro, la distancia más lejana a la que se ha detectado un campo magnético en un chorro de gas de este tipo.

“Por primera vez pudimos revelar la estructura en tres dimensiones del campo magnético que da forma al chorro que emana del centro de la galaxia Messier 87 (M 87)”, dijo la Dra. Alice Pasetto del Instituto de Radioastronomía y Astrofísica (IRyA) de la UNAM Campus Morelia, quien lideró este estudio. “El material en este chorro traza la forma de una doble hélice, similar a la estructura del ADN”, añadió en un comunicado de prensa.

M 87 es una galaxia elíptica gigante a una distancia de unos 55 millones de años luz desde nuestro Sistema Solar. Tiene en su centro un agujero negro supermasivo con una masa unos 6.5 millones de veces la masa del Sol. Su imagen fue la primera obtenida de un agujero negro, y fue publicada por la colaboración del Telescopio del Horizonte de Eventos (EHT) en 2019.

La Dra. Pasetto y su equipo de trabajo midieron la intensidad y la polarización (es decir, la alineación) del campo magnético en diferentes partes del chorro de gas impulsado desde el centro de M87. “Para ello observamos este chorro en un amplio rango de frecuencias de radio, utilizando el Karl G. Jansky Very Large Array (VLA) en Nuevo México, Estados Unidos. Nuestras observaciones tuvieron un nivel de detalle que permitieron distinguir el ancho de las estructuras de material que forman el chorro”, dijo la Dra. Pasetto.

Una nueva imagen que muestra los campos magnéticos en la región muy cercana al agujero negro central en M 87 fue publicada por la colaboración del EHT en marzo de 2021. “Esperamos que existan campos magnéticos en forma de hélice cerca del agujero negro, y que jueguen un papel muy importante en impulsar el material en esa región y formar un chorro angosto”, dijo el Dr. Carlos Carrasco González, también del IRyA, quien participó de este estudio. Estos campos magnéticos deberían debilitarse al aumentar la distancia al centro de la galaxia.

Sin embargo, “no esperábamos encontrar un campo magnético helicoidal tan ordenado a distancias tan grandes del centro”, añadió el Dr. Carrasco. El equipo de investigación sugiere que existen inestabilidades en el flujo del material dentro del chorro que podrían hacer que las alineaciones del campo magnético estuvieran más ordenadas a las distancias observadas en este estudio. Estas inestabilidades también producen regiones donde el material está a más alta presión, lo que comprime las líneas del campo magnético.

La Dra. Pasetto y sus colaboradores piensan que la interacción entre estas inestabilidades en el flujo de material y el campo magnético es lo que produce la estructura de doble hélice observada. Además, si esto está pasando en el chorro de la galaxia M 87, es probable que también esté sucediendo en chorros similares en otras galaxias en el universo.

“M 87 está relativamente cerca de nosotros y su chorro es muy intenso, lo que lo hace un excelente objetivo de estudio. Las pistas que podemos obtener de él nos ayudan a entender este importante fenómeno que está en todas partes en el universo” dijo para concluir el Dr. José Luis Gómez, del Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA-CSIC), en Granada, España, colaborador en este trabajo.

Imágenes

Esta imagen muestra el chorro de la galaxia M 87 en un amplio rango de frecuencias de radio. Colores más luminosos significan una intensidad más alta de la emisión en radio. El chorro tiene unos 8,000 años luz de longitud, y se origina en el punto brillante a la izquierda, que corresponde al centro de la galaxia, donde reside un agujero negro supermasivo. La imagen muestra la forma de doble hélice, como sacacorchos, en las regiones internas al chorro, más próximas al punto brillante.
Crédito: A. Pasetto y colaboradores, S. Dagnello, NRAO/AUI/NSF.

Esta imagen muestra la polarización (alineación) del campo magnético del chorro de la galaxia M 87. El color amarillo corresponde a una fracción más alta de polarización, mientras que el color azul corresponde a una fracción más baja. Las líneas dibujadas sobre el chorro corresponden a las líneas del campo magnético, y siguen la estructura de doble hélice del chorro. Un análisis adicional muestra que la dirección en la línea de visión de los campos magnéticos es diferente en orillas opuestas a lo ancho del chorro, lo que apoya la conclusión de que el campo magnético tiene forma helicoidal, como sacacorchos.
Crédito: A. Pasetto y colaboradores, S. Dagnello, NRAO/AUI/NSF.

Análisis de las imágenes del chorro en M 87. La imagen superior muestra la parte del chorro donde el material adopta una forma de doble hélice. Las líneas en la imagen central muestran que la componente del campo magnético en el plano del cielo parece seguir la misma forma; los colores más amarillos corresponden a una fracción de polarización más alta. En la imagen inferior se muestra la dirección del campo magnético en la línea de visión por medio de colores: las regiones en rojo tienen un campo magnético que se aleja del observador, mientras que en las regiones en azul el campo magnético apunta hacia el observador. La combinación de estas características es lo que se interpreta como un campo magnético helicoidal que envuelve al material del chorro.
Crédito: A. Pasetto y colaboradores.