Un micro-cuásar asombra a los astrónomos
Utilizando un novísimo instrumento, los científicos descubren una extraña fuente que genera más rayos gamma de alta energía que lo que debiera.
En un número reciente de Science Magazine, el equipo de astrofísicos internacionales del Sistema Estereoscópico de Alta Energía (H.E.S.S. = High Energy Stereoscopic System) informa sobre el descubrimiento de un nuevo tipo de fuente de rayos gamma de energía muy alta (VHE = Very High Energy).
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Los rayos gamma son producidos en enormes aceleradores cósmicos de partículas tales como las explosiones supernova, y proporcionan una visión única de los procesos de alta energía que funcionan en la Vía Láctea. La astronomía de rayos gamma VHE es todavía un campo joven, y H.E.S.S. está llevando a cabo la primera inspección sensible en estos rangos de energía, descubriendo fuentes previamente desconocidas.
Se cree que el objeto que está generando esta radiación de alta energía es un micro-cuásar. Estos objetos consisten en dos estrellas que orbitan una alrededor de la otra. Una es una estrella ordinaria, pero la otra ya ha utilizado todo su combustible nuclear, dejando detrás un cadáver compacto.
Dependiendo de la masa de la estrella que lo haya producido, este objeto compacto será una estrella neutrónica o un agujero negro, pero de cualquier manera su poderoso tirón gravitatorio atrae materia desde su estrella compañera. Esta materia desciende en espiral hacia la estrella neutrónica o el agujero negro, de forma similar al agua que escapa a través de la boca de un sumidero.
Sin embargo, a veces el objeto compacto recibe más materia que la que puede procesar. Entonces, el material es lanzado hacia fuera del sistema en forma de un chorro de materia que viaja a velocidades cercanas a la de la luz, lo que resulta en un micro-cuásar. Solamente se conoce la existencia de unos pocos objetos de esta clase en nuestra galaxia y uno de ellos, el objeto denominado LS5039, ha sido ahora detectado por el equipo H.E.S.S..
De hecho, la verdadera naturaleza de LS5039 es todavía algo que permanece en el misterio. No está claro qué es el objeto compacto. Algunas de sus características sugieren que es una estrella neutrónica, y otras indicarían que es un agujero negro. Y no solamente éso, sino que el chorro no es exactamente un chorro; aunque se está moviendo a un 20% de la velocidad de la luz (lo que podría parecer mucho), en el contexto de estos objetos resulta en realidad algo lento.
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| Mapa del cielo de rayos gamma en la región de LS5039. La estrella verde muestra la posición de LS5039 tal como la midieron los radiotelescopios y la elipse blanca muestra la posición de los rayos gamma. |
Tampoco queda claro la forma en que se están generando los rayos gamma. Como hace notar el Dr. Guillaume Dubus de la École Polytechnique: “En realidad no deberíamos haber detectado este objeto. Los rayos gamma de muy alta energía emitidos cerca de la estrella compañera tienen más posibilidades de ser absorbidos, creando una cascada materia-antimateria, que de escapar del sistema”.
La Dra. Paula Chadwick de la Universidad de Durham agrega: “Resulta muy emocionante haber agregado otra clase de objeto al creciente catálogo de fuentes de rayos gamma. Es un objeto intrigante; se necesitarán más observaciones para descubrir qué es lo que está sucediendo allí”.
El conjunto H.E.E.S. es ideal para la búsqueda de nuevos objetos de rayos gamma VHE; como su campo de visión es muy amplio (diez veces el diámetro de la Luna), puede inspeccionar el cielo y descubrir fuentes no conocidas anteriormente.
Los resultados fueron obtenidos utilizando los telescopios del Sistema Estereoscópico de Alta Energía (H.E.S.S.) que se encuentran en Namibia, África del Suroeste. Este sistema de cuatro telescopios de 13 metros de diámetro es actualmente el detector de rayos gamma VHE (una radiación que es un millón de millones de veces más poderosa que la luz visible) más sensible que existe. Estos rayos gamma de alta energía son escasos, aún para fuentes relativamente fuertes; únicamente un rayo gamma por mes impacta un área de un metro cuadrado en la zona superior de la atmósfera terrestre.
Al mismo tiempo, como son absorbidos en la atmósfera, la detección directa de un número significativo de rayos gamma requeriría un satélite de enorme tamaño. Los telescopios H.E.S.S. utilizan un truco: usan la atmósfera como medio de detección. Cuando los rayos gamma son absorbidos en el aire emiten cortos destellos de luz azul, denominada luz Cherenkov, y que duran unas pocas millonésimas de segundo. Esta luz es recogida por los telescopios H.E.S.S. con enormes espejos y cámaras extremadamente sensibles, y pueden ser utilizados para crear imágenes de objetos astronómicos, tal como aparecen en rayos gamma.
Los telescopios H.E.S.S. representan varios años de esfuerzo de construcción por parte de un equipo internacional de más de cien científicos e ingenieros de Alemania, Francia, el Reino Unido, Irlanda, la República Checa, Armenia, Sudáfrica y del país anfitrión, Namibia. El instrumento fue inaugurado en setiembre de 2004 por el Primer Ministro de Namibia, Theo-Ben Guirab, y sus primeros datos ya han resultado en un número de importantes descubrimientos, entre los que se incluyen la primera imagen astronómica de la onda de choque de una supernova en las energías más altas de rayos gamma.
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| H.E.S.S. es un sistema estereoscópico de telescopios, (cada uno de ellos como el que se ve en la imagen izquierda) en el cual múltiples instrumentos observan la misma cascada aérea. Los cuatro telescopios H.E.S.S. iniciales (Fase I) están colocados en un cuadrado de 120 metros de lado, para proporcionar múltiples vistas estereoscópicas de las cascadas de aire. La separación de los telescopios representa un compromiso entre la gran longitud de base requerida para una buena visión estereoscópica de las cascadas, y la necesidad de que dos o más de los telescopios reciban la luz generada por una cascada. Las cascadas emiten su luz Cherenkov a una altitud de unos 10 kilómetros, y a una distancia correspondiente de los telescopios; por lo tanto incluso la separación de 120 metros resulta en ángulos bastante pequeños entre los diferentes puntos de vista. Por otro lado, dado el diámetro de 250 metros de la fuente de luz Cherenkov, una separación mayor haría cada vez más improbable que varios telescopios fueran iluminados simultáneamente. La diagonal del cuadrado está orientada en la dirección norte-sur. En la Fase II del proyecto se planea aumentar la sensibilidad del instrumento agregando más telescopios. La distribución exacta de los telescopios adicionales de la Fase II es algo que todavía se encuentra en discusión. | |
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