Un microcuásar emerge como una fuente de intensa radiación
Por: Academia de Ciencias de Polonia.
17 de octubre de 2024
Fuentes de rayos cósmicos de alta energía en las proximidades del microcuásar V4641 Sag, a la izquierda con energías superiores a un teraelectronvoltio, a la derecha, cientos de teraelectronvoltios. La ubicación del microcuásar está marcada con un punto amarillo. Crédito de la imagen: IFJ PAN / HAWC.
La astronomía moderna se ha aferrado a la creencia de que los chorros relativistas, responsables de la existencia de radiación electromagnética de energías particularmente altas, se encuentran en los núcleos de galaxias activas alejadas de la Tierra. Sin embargo, de los últimos datos del Observatorio Internacional de Rayos Gamma Cherenkov de Aguas a Gran Altitud (HAWC) surge una imagen diferente de la realidad: los chorros lanzados por fuentes astrofísicas desde nuestro propio “patio trasero” intragaláctico también son fuentes de fotones gamma de energía extremadamente alta.
La radiación electromagnética de energías extremadamente altas se produce no sólo en los chorros lanzados desde los núcleos activos de galaxias lejanas, sino también en los objetos que lanzan chorros y que se encuentran en el interior de la Vía Láctea, llamados microcuásares. Este último descubrimiento de los científicos del HAWC cambia radicalmente la comprensión previa de los mecanismos responsables de la formación de la radiación cósmica de energías ultraaltas y en la práctica marca una revolución en su estudio posterior.
Los agujeros negros supermasivos que se encuentran en el interior de los cuásares, es decir, los núcleos activos de algunas galaxias (objetos con masas enormes, que se cuentan por cientos de millones de masas solares), aceleran y absorben materia del disco de acreción que los rodea. Durante este proceso, se lanzan chorros de materia muy estrechos y muy largos, llamados jets, desde cerca de los polos del agujero negro, en ambas direcciones a lo largo de su eje de rotación. Estos se mueven a velocidades a menudo cercanas a la de la luz, lo que da lugar a ondas de choque, y es allí donde se producen fotones de energías extremadamente altas, que alcanzan hasta cientos de teraelectronvoltios.
Los cuásares se encuentran entre los objetos que se encuentran muy lejos de nosotros y que se encuentran en los núcleos de otras galaxias. El más cercano (Markarian 231) se encuentra a 600 millones de años luz de la Tierra. No ocurre lo mismo con los microcuásares, que son sistemas binarios compactos, formados por una estrella masiva y su agujero negro que absorbe materia, que emiten chorros de longitudes de cientos de años luz. Solo en nuestra galaxia se han descubierto hasta ahora varias decenas de objetos de este tipo.
“Los fotones detectados desde microcuásares suelen tener energías mucho más bajas que los de los cuásares. Normalmente, hablamos de valores del orden de decenas de gigaelectronvoltios. Mientras tanto, hemos observado algo bastante increíble en los datos registrados por los detectores del observatorio HAWC: fotones procedentes de un microcuásar que se encuentra en nuestra galaxia, pero con energías decenas de miles de veces superiores a las habituales”, afirma la Dra. Sabrina Casanova (IFJ PAN).
Se ha descubierto que la fuente de fotones con energías de hasta 200 teraelectronvoltios es el microcuásar V4641 Sagittarii (V4641 Sgr). Se encuentra en el fondo de la constelación de Sagitario, a una distancia de unos 20.000 años luz de la Tierra. El papel principal lo desempeña un agujero negro con una masa de unas seis masas solares, que atrae materia del gigante estelar con una masa tres veces superior a la del Sol. Los objetos orbitan alrededor de un centro de masas común y dan una vuelta entre sí cada poco menos de tres días.
Curiosamente, el chorro emitido por el sistema V4641 Sgr se dirige hacia el sistema solar. En esta configuración, un observador terrestre tiene una percepción relativistamente distorsionada del tiempo de la materia al principio y al final del chorro: su frente comienza a parecer más joven de lo que es en realidad. Como resultado, el chorro parece propagarse a través del espacio a una velocidad superlumínica, en este caso hasta nueve veces la velocidad de la luz.
El último descubrimiento no sólo es de interés para los científicos que estudian los rayos cósmicos, sino que demuestra que, a una distancia relativamente pequeña de la Tierra, deben estar en funcionamiento mecanismos de formación de chorros y producción de fotones ultraenergéticos análogos a los que se dan en los núcleos de galaxias activas y distantes, con una escala adecuada a la masa del agujero negro. Estos procesos en los microcuásares ocurren en una escala temporal mucho más adecuada para el ser humano: en días, no en cientos de miles o millones de años.
Además, los fotones emitidos por los microcuásares no tienen que recorrer millones de años luz del vacío cósmico, donde pueden dispersarse o absorberse durante las interacciones con los fotones de la omnipresente radiación cósmica de fondo. Todo esto significa que los astrofísicos han adquirido, por primera vez, la capacidad de realizar observaciones exhaustivas y prácticamente sin perturbaciones de procesos cruciales para la evolución de las galaxias.
Fuente:
https://phys.org/news/2024-10-earth-microquasar-emerges-source-powerful.html