Tras el poder oculto de los microcuásares        

Por: Renate Hubele, Max Planck Society.

29 de enero de 2025

Representación artística de un sistema de microcuásares. Una estrella y un agujero negro orbitan uno alrededor del otro muy de cerca: la masa de la estrella es capturada por el agujero negro. Como consecuencia de esto, un par de chorros se lanzan desde el agujero negro. Crédito de la imagen: Science Communication Lab para MPIK/HESS.

Nuestro planeta recibe constantemente bombardeos de partículas procedentes del espacio exterior. Y aunque estamos más familiarizados con los meteoritos rocosos que se originan en nuestro Sistema solar y que crean fascinantes estrellas fugaces en el cielo nocturno, son las partículas más pequeñas las que ayudan a los científicos a comprender la naturaleza del Universo. Las partículas subatómicas, como los electrones o los protones, que llegan del espacio interestelar y más allá son una de las partículas más rápidas conocidas en el Universo y se conocen como rayos cósmicos.

Los orígenes y los mecanismos de aceleración de las partículas cósmicas más energéticas siguen siendo uno de los mayores misterios de la astrofísica. Los chorros de materia de rápido movimiento lanzados desde los agujeros negros serían un lugar ideal para la aceleración de partículas, pero los detalles sobre cómo y en qué condiciones pueden producirse los procesos de aceleración no están claros.

Los chorros más potentes que se forman en el interior de nuestra galaxia se producen en los microcuásares: sistemas formados por un agujero negro de masa estelar y una estrella “normal”. Ambos orbitan entre sí y, una vez que están lo suficientemente cerca, el agujero negro empieza a tragarse lentamente a su compañera. Como consecuencia de ello, se lanzan chorros desde la región cercana al agujero negro.

En los últimos años ha habido cada vez más pruebas de que los chorros de microcuásares son aceleradores de partículas eficientes. Sin embargo, no está claro cuánto contribuyen, como grupo, a la cantidad total de rayos cósmicos en la galaxia. La respuesta a esta pregunta requiere comprender si todos los microcuásares son capaces de acelerar partículas o solo unos pocos afortunados. Los microcuásares suelen clasificarse, dependiendo de la masa de la estrella del sistema, en sistemas de “baja masa” o de “alta masa”, siendo los sistemas de menor masa mucho más abundantes.

Sin embargo, hasta ahora, sólo se habían encontrado pruebas de aceleración de partículas en sistemas de gran masa. Por ejemplo, el microcuásar SS 433, que recientemente se reveló como uno de los aceleradores de partículas más potentes de la galaxia, contiene una estrella con una masa aproximadamente diez veces mayor que la del Sol. Por consiguiente, se creía generalmente que los microcuásares de baja masa no eran lo suficientemente potentes para producir rayos gamma.

Para este estudio, emplearon 16 años de datos del detector del Large Area Telescope a bordo del satélite Fermi de la NASA para revelar una débil señal de rayos gamma consistente con la posición de GRS 1915+105, un microcuásar con una estrella más pequeña que el Sol. Se midió que la señal de rayos gamma tiene energías superiores a 10 GeV, lo que indica que el sistema podría acelerar partículas a energías aún mayores.

Las observaciones favorecen un escenario en el que los protones se aceleran en los chorros, después de lo cual escapan e interactúan con el gas cercano para producir fotones de rayos gamma. En el artículo, también utilizan datos del radiotelescopio Nobeyama de 45 metros en Japón, lo que indica que hay suficiente material gaseoso alrededor de la fuente para este escenario.

Este resultado demuestra que incluso los microcuásares que albergan una estrella de baja masa son capaces de acelerar partículas. Como se trata de la clase más numerosa, este hallazgo tiene implicaciones significativas para la contribución estimada de los microcuásares como grupo al contenido de rayos cósmicos de nuestra galaxia. Sin embargo, se requerirán más detecciones y estudios de múltiples longitudes de onda para poder determinar aún más por qué algunos sistemas aceleran partículas de manera eficiente, pero no todas.

Fuente:

https://phys.org/news/2025-01-hidden-power-smallest-microquasars-evidence.html