Por Ashley Strickland, CNN
Una inusual estructura de doble anillo detectada en el espacio con la ayuda de científicos civiles ha resultado ser una rareza cósmica.
La anomalía celeste, captada por un radiotelescopio, es un círculo de radio extraño, uno de los objetos más escasos y misteriosos del universo, dijo el Dr. Ananda Hota, autor principal de un estudio publicado el 2 de octubre en la revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
Los círculos de radio extraños, también conocidos como ORC por sus siglas en inglés, probablemente consisten en plasma magnetizado — gas cargado que está fuertemente influenciado por campos magnéticos — y son tan enormes que galaxias enteras residen en sus centros. Con un alcance de cientos de miles de años luz, a menudo alcanzan entre 10 y 20 veces el tamaño de nuestra galaxia, la Vía Láctea. Pero también son increíblemente tenues, y normalmente solo se pueden detectar a través de la luz de radio.
El círculo de radio extraño recién descubierto, denominado RAD J131346.9+500320, es el más distante conocido hasta la fecha, ubicado a 7.500 millones de años luz de la Tierra — y el primero descubierto por científicos civiles. También es solo el segundo círculo de radio extraño que tiene dos anillos.
“Los ORC están entre las estructuras cósmicas más extrañas y hermosas que hemos visto — y pueden contener pistas vitales sobre cómo las galaxias y los agujeros negros coevolucionan de la mano”, escribió Hota, profesor asistente del departamento de energía atómica del Centro de Excelencia en Ciencias Básicas de la Universidad de Mumbai, en un correo electrónico.
Los círculos de radio extraños fueron descubiertos por primera vez hace unos seis años, pero las estructuras siguen siendo en gran parte esquivas.
Hota es director e investigador principal de RAD@home Astronomy Collaboratory, una comunidad en línea abierta a cualquier persona con formación en ciencias. Los astrónomos entrenan a los usuarios para reconocer patrones en manchas tenues y borrosas de ondas de radio y analizar imágenes astronómicas, explicó Hota.
El círculo de radio extraño recién descubierto apareció en datos del Telescopio Low Frequency Array (LOFAR), que está compuesto por miles de antenas en los Países Bajos y en toda Europa para crear un gran radiotelescopio. Es el radiotelescopio más grande y sensible que opera en frecuencias bajas.
Aunque los participantes de RAD@home no fueron entrenados específicamente para buscar círculos de radio extraños, la inusual estructura de doble anillo destacó, marcando el primer círculo de radio extraño identificado usando LOFAR. Los anillos parecen cruzarse, lo que los investigadores creen que se debe a nuestro punto de vista desde la Tierra, pero probablemente están separados en el espacio. El par abarca 978.469 años luz de diámetro. Un año luz es la distancia que la luz recorre en un año, o 9,46 billones de kilómetros.
“Este trabajo muestra cómo los astrónomos profesionales y los científicos civiles juntos pueden ampliar los límites del descubrimiento científico”, dijo Hota.
Los astrónomos alguna vez pensaron que los círculos de radio extraños podrían ser las gargantas de agujeros de gusano, ondas de choque de colisiones de agujeros negros o fusiones de galaxias, o potentes chorros que expulsan partículas energéticas.
“Sugerimos que ocurrió un gran evento explosivo en la galaxia central”, afirmó Hota. “La onda de choque o explosión resultante podría haber reenergizado nubes antiguas de plasma magnetizado, haciéndolas brillar nuevamente como anillos de radio”.
Las nubes de plasma probablemente fueron creadas primero por chorros de material liberados por el agujero negro supermasivo de la galaxia, explicó Hota. Una nueva onda de choque iluminó esencialmente el “humo” dejado por la actividad pasada de la galaxia, agregó.
Los agujeros negros no devoran directamente estrellas, gas y polvo. En cambio, ese material cae en un disco giratorio alrededor del agujero negro. A medida que los escombros giran más rápido, se sobrecalientan. Los potentes campos magnéticos alrededor de los agujeros negros ayudan a canalizar estas partículas energéticas y sobrecalentadas lejos de los agujeros negros en chorros que casi alcanzan la velocidad de la luz.
El equipo de ciencia ciudadana también detectó dos círculos de radio extraños adicionales en dos galaxias diferentes, incluido uno ubicado al final de un potente chorro que tiene una curva pronunciada, lo que da como resultado un anillo de radio de unos 100.000 años luz de ancho.
Ambos círculos de radio extraños están en galaxias que se encuentran dentro de cúmulos de galaxias más grandes, lo que significa que los chorros que emergen de sus agujeros negros supermasivos interactúan con el plasma caliente circundante que podría ayudar a dar forma a los anillos de radio, indicó Hota.
“Estos descubrimientos muestran que los ORC y los anillos de radio no son curiosidades aisladas: son parte de una familia más amplia de estructuras exóticas de plasma modeladas por chorros de agujeros negros, vientos y sus entornos”, dijo en un comunicado el coautor del estudio, el Dr. Pratik Dabhade, profesor asistente en la división de astrofísica del National Centre For Nuclear Research en Varsovia, Polonia.
Ray Norris, astrofísico de la Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation de Australia, quien lideró el descubrimiento de los círculos de radio extraños, se mostró complacido de ver un descubrimiento del fenómeno utilizando el telescopio LOFAR y con ciencia ciudadana.
Es difícil entrenar a la IA para detectar círculos de radio extraños porque hay muy pocos ejemplos conocidos, dijo.
“Los ORC son realmente difíciles de encontrar, pero sabemos que debe haber cientos en los datos”, dijo Norris. “Por el momento, la ciencia ciudadana parece ser el mejor enfoque y estos chicos parecen estar haciendo un gran trabajo”.
El descubrimiento del círculo de radio extraño más distante hasta la fecha permite a los investigadores mirar efectivamente hacia el pasado. El equipo cree que el fenómeno puede servir como una forma de registrar y preservar eventos antiguos y violentos que moldearon galaxias hace miles de millones de años.
La luz del círculo de radio ha viajado durante 7.500 millones de años para llegar a la Tierra y podría ofrecer información sobre los roles que juegan los círculos de radio extraños en la evolución de las galaxias a lo largo de diferentes escalas de tiempo, lo cual no se conoce bien.
“Al estudiarlos a lo largo de diferentes épocas cósmicas, podemos empezar a revelar cómo estos estallidos energéticos influyen en el gas circundante y desencadenan o suprimen la formación de estrellas”, señaló Hota. “Nuestro descubrimiento lleva el límite conocido de los ORC a casi la mitad de la edad del Universo, proporcionando pistas vitales sobre sus orígenes y su vínculo con el ciclo de vida más amplio de las galaxias”.
Muchas preguntas persisten sobre los círculos de radio extraños, incluida la razón por la que los astrónomos solo los ven en tamaños tan grandes. Hota y Dabhade quieren saber si los círculos se expanden a partir de burbujas más pequeñas que son indetectables. Y si los círculos de radio extraños surgen de fusiones de galaxias o agujeros negros supermasivos, ¿por qué no se detectan con mayor frecuencia?
La ayuda de científicos ciudadanos, y de telescopios de próxima generación como el transcontinental Square Kilometre Array en Sudáfrica y Australia, será necesaria para responder a estas preguntas.
Actualmente en construcción y con finalización prevista para 2028, el conjunto incluirá miles de platos y hasta un millón de antenas de baja frecuencia para crear el radiotelescopio más grande del mundo.
Aunque estos platos y antenas estarán en dos partes diferentes del mundo, formarán un solo telescopio con más de 1 millón de metros cuadrados de área colectora, lo que permitirá a los astrónomos examinar todo el cielo mucho más rápido que nunca.
El SKA y otros telescopios en desarrollo podrán observar los círculos de radio extraños con mucho mayor detalle, ayudando a los astrónomos a aprender más sobre la evolución de los agujeros negros y las galaxias.
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