Artículo científico

En la zona central de la Vía Láctea, alrededor del agujero negro supermasivo Sgr A*, el polvo y los gases se agitan constantemente mientras las ondas de choque energéticas se propagan por todas partes. Un equipo científico internacional que utiliza el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) ha multiplicado por cien nuestra visión de esta actividad, descubriendo una nueva y sorprendente estructura filamentosa en esta enigmática región del espacio.   

Aunque se sabe desde hace tiempo que la zona molecular central (CMZ, por su sigla en inglés) de la galaxia es una región llena de remolinos de polvo y gas que atraviesan ciclos de formación y destrucción, el mecanismo que impulsa este proceso ha permanecido esquivo. Las moléculas sirven como trazadores de varios procesos en las nubes moleculares, siendo el monóxido de silicio (SiO) particularmente útil para detectar la presencia de ondas de choque. Utilizando la alta resolución y sensibilidad de ALMA para mapear distintas líneas espectrales dentro de las nubes moleculares en el centro de la Vía Láctea, el equipo dirigido por Kai Yang (Universidad de Shanghai Jiao Tong, China) ha delineado un nuevo tipo de estructura filamentosa larga y estrecha a una escala significativamente más fina. La interacción dinámica entre este entorno turbulento y los delgados filamentos producidos al ondularse los choques proporciona una visión más completa de los procesos cíclicos dentro de la CMZ.  

“Cuando revisamos las imágenes de ALMA que mostraban los flujos de salida, observamos estos largos y estrechos filamentos espacialmente alejados de cualquier región de formación estelar. A diferencia de cualquier objeto que conozcamos, estos filamentos realmente nos sorprendieron. Desde entonces, nos hemos preguntado constantemente qué podrían ser", resumió Yang. Estos delgados filamentos fueron un hallazgo inesperado y fortuito en las líneas de emisión del SiO y de otras ocho moléculas. Sus velocidades en la línea de visión son coherentes y no coinciden con las de los flujos de salida. Por tanto, no se ajustan al perfil de otros tipos de filamentos de gas denso descubiertos anteriormente; además, los filamentos no muestran ninguna asociación con la emisión de polvo y no parecen estar en equilibrio hidrostático.  

“Nuestra investigación contribuye al fascinante paisaje del centro galáctico al descubrir estos delgados filamentos como una parte importante de la circulación de material. Podemos imaginarlos como tornados espaciales: corrientes violentas de gas que se disipan rápidamente y redistribuyen material en su entorno de manera eficiente”, afirma Xing Lu, profesor de investigación del Observatorio Astronómico de Shangai.  

Sin embargo, el equipo de Yang informa de que aún se desconoce cómo surgen inicialmente estos delgados filamentos, pero los procesos de choque se posicionan como una explicación probable. Esta deducción se basa en varias observaciones clave: la transición rotacional de SiO 5-4 que se aprecia claramente en las observaciones de ALMA, la presencia de máseres de CH3OH y las abundancias relativas de moléculas orgánicas complejas en los filamentos. 

“La alta resolución angular y la extraordinaria sensibilidad de ALMA fueron esenciales para detectar estas emisiones de líneas moleculares asociadas a los delgados filamentos, y para confirmar que no hay asociación entre estas estructuras y las emisiones de polvo", destacó Yichen Zhang, profesor de la Universidad Jiao Tong de Shangai. "Nuestro descubrimiento supone un avance significativo, al detectar estos filamentos a una escala mucho más fina de 0,01 pársec para marcar la superficie de trabajo de estos choques”.  

Este avance proporciona una visión más detallada de los procesos dinámicos en la CMZ y sugiere un ciclo continuo de circulación de material. En primer lugar, los choques actúan como un mecanismo para crear estos delgados filamentos, liberando SiO y varias moléculas orgánicas complejas como CH3OH, CH3CN y HC3N a la fase gaseosa y al medio interestelar. A continuación, los delgados filamentos se disipan y reabastecen el material liberado por el choque en la CMZ. Finalmente, las moléculas vuelven a congelarse en granos de polvo, dando lugar a un equilibrio entre la pérdida y la reposición de material. Suponiendo que los delgados filamentos existan en toda la CMZ con la misma abundancia que en esta muestra, se produciría un equilibrio cíclico entre agotamiento y reposición.  

“En la actualidad, el SiO es la única molécula que rastrea exclusivamente los choques, y la transición rotacional SiO 5-4 sólo es detectable en regiones con choques que presentan densidades y temperaturas relativamente altas. Esto la convierte en una herramienta particularmente valiosa para rastrear los procesos inducidos por choques en las regiones densas de la CMZ”, afirma Yang. Se espera que futuras observaciones de ALMA, que cubran múltiples transiciones de SiO y que incluyan estudios censales de la CMZ, combinadas con simulaciones numéricas, confirmen el origen de los delgados filamentos, así como la existencia de procesos cíclicos dentro de esta extraordinaria región de la Vía Láctea. 

En la zona central de la Vía Láctea, alrededor del agujero negro supermasivo Sgr A*, el polvo y los gases se agitan constantemente mientras las ondas de choque energéticas se propagan por todas partes. Un equipo científico internacional que utiliza el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) ha multiplicado por cien nuestra visión de esta actividad, descubriendo una nueva y sorprendente estructura filamentosa en esta enigmática región del espacio.   

Aunque se sabe desde hace tiempo que la zona molecular central (CMZ, por su sigla en inglés) de la galaxia es una región llena de remolinos de polvo y gas que atraviesan ciclos de formación y destrucción, el mecanismo que impulsa este proceso ha permanecido esquivo. Las moléculas sirven como trazadores de varios procesos en las nubes moleculares, siendo el monóxido de silicio (SiO) particularmente útil para detectar la presencia de ondas de choque. Utilizando la alta resolución y sensibilidad de ALMA para mapear distintas líneas espectrales dentro de las nubes moleculares en el centro de la Vía Láctea, el equipo dirigido por Kai Yang (Universidad de Shanghai Jiao Tong, China) ha delineado un nuevo tipo de estructura filamentosa larga y estrecha a una escala significativamente más fina. La interacción dinámica entre este entorno turbulento y los delgados filamentos producidos al ondularse los choques proporciona una visión más completa de los procesos cíclicos dentro de la CMZ.  

“Cuando revisamos las imágenes de ALMA que mostraban los flujos de salida, observamos estos largos y estrechos filamentos espacialmente alejados de cualquier región de formación estelar. A diferencia de cualquier objeto que conozcamos, estos filamentos realmente nos sorprendieron. Desde entonces, nos hemos estado preguntando qué son", resumió Yang. Estos delgados filamentos fueron un hallazgo inesperado y fortuito en las líneas de emisión del SiO y de otras ocho moléculas. Sus velocidades en la línea de visión son coherentes y no coinciden con las de los flujos de salida. Por tanto, no se ajustan al perfil de otros tipos de filamentos de gas denso descubiertos anteriormente; además, los filamentos no muestran ninguna asociación con la emisión de polvo y no parecen estar en equilibrio hidrostático.  

“Nuestra investigación contribuye al fascinante paisaje del centro galáctico al descubrir estos delgados filamentos como una parte importante de la circulación de material. Podemos imaginarlos como tornados espaciales: corrientes violentas de gas que se disipan rápidamente y redistribuyen material en su entorno de manera eficiente”, afirma Xing Lu, profesor de investigación del Observatorio Astronómico de Shangai.  

Sin embargo, el equipo de Yang informa de que aún se desconoce cómo surgen inicialmente estos delgados filamentos, pero los procesos de choque se posicionan como una explicación probable. Esta deducción se basa en varias observaciones clave: la transición rotacional de SiO 5-4 que se aprecia claramente en las observaciones de ALMA, la presencia de máseres de CH3OH y las abundancias relativas de moléculas orgánicas complejas en los filamentos. 

“La alta resolución angular y la extraordinaria sensibilidad de ALMA fueron esenciales para detectar estas emisiones de líneas moleculares asociadas a los delgados filamentos, y para confirmar que no hay asociación entre estas estructuras y las emisiones de polvo", destacó Yichen Zhang, profesor de la Universidad Jiao Tong de Shangai. "Nuestro descubrimiento supone un avance significativo, al detectar estos filamentos a una escala mucho más fina de 0,01 pársec para marcar la superficie de trabajo de estos choques”.  

Este avance proporciona una visión más detallada de los procesos dinámicos en la CMZ y sugiere un proceso cíclico de circulación de material. En primer lugar, los choques actúan como un mecanismo para crear estos delgados filamentos, liberando SiO y varias moléculas orgánicas complejas como CH3OH, CH3CN y HC3N a la fase gaseosa y al medio interestelar. A continuación, los delgados filamentos se disipan y reabastecen el material liberado por el choque en la CMZ. Finalmente, las moléculas vuelven a congelarse en granos de polvo, dando lugar a un equilibrio entre la pérdida y la reposición de material. Suponiendo que los delgados filamentos existan en toda la CMZ con la misma abundancia que en esta muestra, se produciría un equilibrio cíclico entre agotamiento y reposición.  

“En la actualidad, el SiO es la única molécula que rastrea exclusivamente los choques, y la transición rotacional SiO 5-4 sólo es detectable en regiones con choques que presentan densidades y temperaturas relativamente altas. Esto la convierte en una herramienta particularmente valiosa para rastrear los procesos inducidos por choques en las regiones densas de la CMZ”, afirma Yang. Se espera que futuras observaciones de ALMA, que cubran múltiples transiciones de SiO y que incluyan estudios censales de la CMZ, combinadas con simulaciones numéricas, confirmen el origen de los delgados filamentos, así como la existencia de procesos cíclicos dentro de esta extraordinaria región de la Vía Láctea. 

Información adicional 

Los resultados de este estudio fueron publicados en Astronomy & Astrophysics, en el siguiente artículo científico: Yang et al.  “ALMA observations of massive clouds in the central molecular zone: slim filaments tracing parsec-scale shocks.” 
 
El comunicado de prensa original fue publicado por el Observatorio Radioastronómico Nacional (NRAO) de Estados Unidos, socio de ALMA en representación de Norteamérica. 

El Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), una instalación astronómica internacional, es una asociación entre el Observatorio Europeo Austral (ESO), la Fundación Nacional de Ciencia de EE. UU. (NSF) y los Institutos Nacionales de Ciencias Naturales de Japón (NINS) en cooperación con la República de Chile. ALMA es financiado por ESO en representación de sus estados miembros, por NSF en cooperación con el Consejo Nacional de Investigaciones de Canadá (NRC) y el Ministerio de Ciencia y Tecnología de Taiwán (MOST), y por NINS en cooperación con la Academia Sinica (AS) de Taiwán y el Instituto de Ciencias Astronómicas y Espaciales de Corea del Sur (KASI).

La construcción y las operaciones de ALMA son conducidas por ESO en nombre de sus estados miembros; por el Observatorio Radioastronómico Nacional (NRAO), gestionado por Associated Universities, Inc. (AUI), en representación de Norteamérica; y por el Observatorio Astronómico Nacional de Japón (NAOJ) en nombre de Asia del Este. El Joint ALMA Observatory (JAO) tiene a su cargo la dirección general y la gestión de la construcción, así como la puesta en marcha y las operaciones de ALMA.

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