Las Burbujas de Fermi: cuando el agujero negro de la Vía Láctea se despierta

El descubrimiento de las Burbujas de Fermi: una sorpresa cósmica

Todo comenzó en 2010, cuando astrofísicos que analizaban los datos del Large Area Telescope (LAT) a bordo del telescopio espacial Fermi notaron una anomalía: un exceso difuso de rayos gamma provenientes del centro galáctico, que se extendía más allá del plano de la Vía Láctea. Al restar el ruido de fondo y las fuentes conocidas, revelaron dos lóbulos simétricos, centrados en Sagitario A*, el agujero negro supermasivo ubicado en el corazón de nuestra galaxia.

Estas estructuras, bautizadas como Burbujas de Fermi, se extienden aproximadamente 50.000 años luz (25.000 a cada lado del plano galáctico) y emiten radiación gamma con una energía comprendida entre 1 y 100 GeV (gigaelectrónvoltios). Su forma y simetría sugieren un origen común, vinculado a un evento cataclísmico ocurrido hace 6 a 9 millones de años.

Burbujas de Fermi: un evento sorprendentemente joven y posiblemente cíclico en el corazón de la Vía Láctea

Para comprender lo reciente que es el evento que originó las Burbujas de Fermi, hay que situar a Sagitario A* (Sgr A*) en la profundidad de su historia. Sagitario A* es un agujero negro supermasivo de 4,3 millones de masas solares, cuya formación se remonta probablemente a los primeros miles de millones de años de la Vía Láctea, es decir, hace más de 10.000 millones de años. A modo de comparación, la Vía Láctea en sí tiene unos 13.600 millones de años, y el Sol se formó hace 4.600 millones de años.

En esta perspectiva, el evento que esculpió las Burbujas de Fermi hace 6 a 9 millones de años representa una fracción ínfima de la existencia de Sgr A*: apenas el 0,06% de su edad. Si comprimiéramos toda la historia de este agujero negro en un solo año calendario, este estallido cataclísmico —capaz de liberar una energía total equivalente a la de decenas de miles de supernovas combinadas— habría durado solo unas pocas horas, al final del día 31 de diciembre. En esa misma época, los primeros Australopithecus recorrían las sabanas africanas, ignorando que, a 26.000 años luz de distancia, el corazón de su propia galaxia se desgarraba en silencio, expulsando al halo galáctico flujos de partículas relativistas de una violencia inimaginable.

Esta desproporción temporal es uno de los aspectos más impactantes de las Burbujas de Fermi: no atestiguan una época lejana y pasada de la galaxia, sino un episodio casi contemporáneo a escala cósmica. Sgr A* no es, por tanto, un vestigio fosilizado de una era antigua: es un objeto vivo, cuyo último gran estallido de actividad conocido es reciente, y cuyos ciclos futuros siguen siendo impredecibles.

¿Cuál es el origen de las Burbujas de Fermi?

Las hipótesis propuestas para explicar la formación de estas burbujas ofrecen una visión fascinante del pasado agitado de nuestra galaxia.

1. La hipótesis del agujero negro supermasivo: Sagitario A* en erupción

La teoría más ampliamente aceptada implica a Sagitario A* (Sgr A*). Hace unos millones de años, Sgr A* podría haber experimentado un período de actividad intensa, durante el cual habría acretado enormes cantidades de materia. Esta acretación habría generado flujos de partículas cargadas que, al interactuar con el gas interestelar, habrían producido las Burbujas de Fermi.

Esta hipótesis está respaldada por observaciones recientes: en 2020, los astrónomos descubrieron burbujas de plasma (llamadas burbujas eRosita) en el dominio de los rayos X, que parecen estar alineadas con las Burbujas de Fermi. Estas burbujas de plasma podrían ser los vestigios de los mismos chorros que crearon las Burbujas de Fermi, confirmando así su vínculo con Sgr A*.

2. La hipótesis de un brote de formación estelar

Otra teoría propone que las Burbujas de Fermi sean el resultado de un período de formación estelar intensa en el centro galáctico. Hace unos 10 millones de años, una ola de nacimientos de estrellas masivas podría haber ocurrido en esta región. Estas estrellas, al final de sus vidas, habrían explotado como supernovas, liberando enormes cantidades de energía y partículas al espacio interestelar. Las ondas de choque y los vientos estelares resultantes habrían soplado entonces burbujas de gas caliente, emitiendo rayos gamma.

Esta hipótesis está respaldada por la observación de un exceso de rayos cósmicos provenientes del centro galáctico, que podría estar relacionado con estas supernovas.

Conclusión: Las Burbujas de Fermi siguen siendo un misterio abierto

Su origen exacto aún no se ha determinado con certeza, y quedan muchas preguntas sin responder:

• ¿Por qué las Burbujas de Fermi son tan perfectamente simétricas?
• ¿Cuál es el papel exacto de Sagitario A* en su formación?
• ¿Cómo interactúan las Burbujas de Fermi con el resto de la galaxia?
• ¿Cuál es la naturaleza exacta de la radiación gamma emitida por las burbujas?
• ¿Son las Burbujas de Fermi un fenómeno muy común en las galaxias espirales?
• ¿Cuál es la edad exacta de las Burbujas de Fermi?
• ¿Existe un vínculo directo entre las Burbujas de Fermi y las burbujas de eRosita?
• ¿Las Burbujas de Fermi aún reciben energía hoy en día?

Nota:
Las burbujas de eRosita, llamadas así por el telescopio espacial eROSITA (Extended Roentgen Survey with an Imaging Telescope Array) de la agencia espacial alemana DLR, son estructuras aún más vastas que las Burbujas de Fermi, extendiéndose más de 70.000 años luz por encima y por debajo del centro galáctico. Descubiertas en 2020, emiten principalmente rayos X y podrían representar la firma de una onda de choque más antigua y extensa, vinculada al mismo evento cataclísmico que originó las Burbujas de Fermi.