Estornudo galáctico: burbujas de un agujero negro exprés
En 2020, el telescopio de rayos X eROSITA descubrió un par de enormes burbujas suspendidas por encima y por debajo del disco de nuestra Galaxia. Estas nubes de gas caliente a millones de grados son la huella de una colosal eyección de energía desde el centro.
Los astrónomos estudiaron el borde sureste de una de las burbujas, donde la materia choca contra el fondo enrarecido. Al descomponer la luz de rayos X en colores mediante espectroscopia, descubrieron que la onda de choque viaja a 700 km/s, y que a su alrededor hay casi un vacío: el gas está compuesto principalmente de hidrógeno y contiene menos del 10% de elementos pesados en comparación con el nivel solar. Aunque el gas está incandescente, un astronauta en su interior no notaría el calor: la densidad es billones de veces menor que la del aire, y las partículas pasan de largo casi sin colisionar. Esta onda de choque actúa como un acelerador natural: acelera las partículas a tales velocidades que se convierten en rayos cósmicos que bombardean la Tierra. Comprender estas burbujas conecta la historia de la galaxia con el misterio de las partículas más energéticas del Universo.
Resumen original
tal como lo escribieron los autores, en inglés arXiv:2603.20740
Unlike the complicated X-ray and radio structure observed in the North Polar Spur area, the South-Eastern part of the eROSITA bubbles can be reasonably well described as a propagating forward shock, plausibly created by the transient energy release at the Galactic Center. In this model, the physical radius of the bubble is $$R_{\rm b}\sim 7-8\,{\rm kpc}$$ and the age of the outburst is $$t_{\rm age}\sim 5-8\,{\rm Myr}$$. The visible segment of the shock front (located at a distance of $$\sim 10-12\,{\rm kpc}$$ above the Galactic Disk and at a similar distance from the Sun) is currently expanding with the velocity $$\sim 700\,{\rm km\,s^{-1}}$$ through the gas with density $$n_e\sim 3\times 10^{-4}\,{\rm cm^{-3}}$$, and the abundance of heavy elements in this gas is $$Z\lesssim 0.1 \times Z_\odot$$. Unlike constraints derived from the line-of-sight-integrated quantities, these are effectively in situ measurements of the circumgalactic medium (CGM) properties. Given the simplifying assumptions used in deriving the density, we assign a factor of 2 systematic uncertainty to the final estimate. An eventual decisive test for the shock properties can be provided by the velocity measurements of the X-ray-emitting gas with soft X-ray bolometers. The extended forward shock propagating through low-metallicity gas is a favorable site to accelerate very high-energy cosmic rays, which might contribute to the observed proton-rich galactic cosmic ray component at PeV energies.
La velocidad de la onda de choque (700 km/s) es tal que podría recorrer la distancia de la Tierra a la Luna en 9 minutos.