Astrónomos europeos observan por primera vez una corriente de electrones que viajan a casi la velocidad de la luz y cuyo origen no pueden explicar
Un equipo de astrónomos europeos ha captado insólitas emisiones de radio entre dos cúmulos de galaxias que van a chocar. Es la conexión cósmica de este tipo más grande que jamás se haya observado y su principal interés está en que no hay una explicación aparente de cómo puede existir algo así.
En 2013 y 2016, el satélite Planck desveló los primeros indicios de una corriente de partículas que discurre a lo largo de 10 millones de años luz y conecta los cúmulos de galaxias Abell 0399 y Abell 0401. Los cúmulos son las estructuras más grandes que existen en el universo sostenidas por la gravedad. Contienen miles de galaxias y suelen formarse en la intersección de otras descomunales estructuras conocidas como filamentos y que forman una especie de tela de araña conocida como red cósmica.
Tras conocer los datos del Planck, un equipo coordinado por Federica Govoni, astrónoma del Instituto Nacional de Astrofísica de Italia, observó ambos cúmulos con el LOFAR, un gran radiotelescopio con antenas repartidas por varios países europeos cuyo cuerpo central está en Holanda y que es uno de los más sensibles del mundo en el rango de frecuencias bajas. Los resultados, publicados hoy en la prestigiosa revista científica Science, confirman que las “emisiones de radio” se deben a la presencia de electrones que viajan a casi la velocidad de la luz por un campo magnético que conecta ambos cúmulos de galaxias.
“Normalmente vemos estas emisiones entre galaxias individuales o dentro de un cúmulo concreto, pero nunca se había visto una emisión entre dos cúmulos”, explica Govoni. Los dos cúmulos estudiados están a 1.000 millones de años luz de la Tierra. Si la humanidad hubiese ideado una forma de viajar a la velocidad de la luz, tardaría 1.000 millones de años en llegar hasta los dos cúmulos Abell. La desoladora realidad es que, como calculó la revista Wired, la sonda espacial más rápida jamás construida solo alcanza un 0,0002% de la velocidad de la luz.
Cada uno de los cúmulos estudiados tiene una masa billones de veces mayor que el Sol. En estos momentos viajan en una trayectoria de colisión frontal a 1.000 kilómetros por segundo. “Es posible que la conexión que hemos observado sea un primer signo que confirma algo que ya sabemos: ambos cúmulos van a chocar y fundirse en uno solo, pero esto no sucederá hasta dentro de miles de millones de años”, explica Govoni.
El hallazgo es desconcertante para sus descubridores. El fenómeno observado se conoce como radiación de sincrotrón y sucede cuando partículas muy energéticas se mueven dentro de un campo magnético. El problema es que es muy complicado explicar la naturaleza de estas señales de radio pues un electrón, durante toda su vida media en estas condiciones, solo podría recorrer el 3% de toda la distancia que separa a ambos cúmulos, según Govoni. La astrofísica ha bautizado su descubrimiento como una “aurora cósmica” por su similitud con las auroras terrestres que se producen cuando partículas muy energéticas escupidas por el Sol impactan contra la atmósfera terrestre en las regiones polares.
En su estudio, los astrónomos han hecho simulaciones para intentar explicar el fenómeno. Su conclusión es que dentro del campo magnético pueden existir “ondas de choque” capaces de acelerar los electrones. “Estas ondas de choque son similares a las que producen las bombas nucleares o las estrellas que explotan en supernovas”, explica Matteo Murgia, coautor del estudio. La simulación muestra que los electrones no estarían viajando en línea recta, sino más bien de forma caótica a lo largo y ancho del descomunal campo magnético que conecta ambos cúmulos galácticos. “Según nuestro estudio, las partículas entran en una discontinuidad dentro del gas y ganan energía. Es como si tiras una pelota de tenis a una autopista muy transitada, los coches van empujando la pelota y esta va ganando cada vez más energía y velocidad”, detalla.
La pregunta es si esas turbulencias se deben a la presencia de objetos muy masivos y relativamente recientes en la historia del universo, como los agujeros negros que pueda haber entre ambos cúmulos, o bien, tal y como predice el estudio, las anomalías se formaron poco después del origen del universo hace 13.700 millones de años. El próximo objetivo de estos astrónomos es confirmar otras conexiones similares que ya han detectado entre otros cúmulos y buscar otras nuevas mucho más lejanas que las estudiadas, es decir, mucho más antiguas, lo que ayudaría a determinar cuál de las dos opciones es la correcta. “Se trata de una pregunta determinante para entender la evolución del universo a gran escala”, resalta Murgia.
¿Han tenido la tentación estos físicos de pensar que esa emisión de radio podría ser fabricada? “Sería imposible para cualquier inteligencia inyectar partículas con tal energía que fueran capaces de recorrer 100 veces la distancia que hay de un extremo al otro de la Vía Láctea”, considera Murgia. Lo que no es tan improbable teniendo en cuenta los miles de millones de posibles planetas como la Tierra que hay en el universo es que alguien ahora mismo se esté haciendo las mismas preguntas en otra galaxia.