09/Jul/05

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Misterioso objeto compacto emite radiación de alta energía

Un grupo internacional de astrofísicos del High Energy Stereoscopic System (H.E.S.S.) anunció en un ejemplar reciente de la revista Science el descubrimiento de un nuevo tipo de objeto celeste que emite rayos gamma de energía muy alta (VHE = very high energy).

Mapa de la región de LS5039 en el espectro de los rayos gamma. La estrella verde muestra la posición de LS5039 tal como se mide utilizando radiotelescopios y la elipse blanca muestra la posición de los rayos gamma.

(PPARC) Los rayos gamma son producidos en aceleradores de partículas cósmicos extremos, tales como las explosiones de supernova. Estos estallidos aportan una visión especial de los procesos de alta energía que se producen en la Vía Láctea. La astronomía de rayos gamma de energía muy alta continúa siendo un campo muy nuevo y el Sistema Estereoscópico de Alta Energía (High Energy Stereoscopic System, H.E.S.S) está llevando adelante la exploración más sensitiva en este rango de energía, lo que permite hallar fuentes antes desconocidas.

Se cree que este objeto es un microcuásar. Son objetos compuestos por dos estrellas que se mueven en órbita una alrededor de la otra. Una de ellas es una estrella normal mientras que la otra ya ha consumido todo su combustible nuclear y se ha convertido en un objeto muy compacto.

Dependiendo de la masa de la estrella a partir de la cual se formó, el objeto puede ser una estrella de neutrones o un agujero negro. En ambos casos, su potente fuerza gravitatoria "roba" materia a la estrella normal, atrayéndola hacia sí en espiral, como si se tratase del agua que se escurre por un desagüe.

Algunas veces, sin embargo, el objeto compacto recibe mayor cantidad de materia de la que puede asimilar. Este material no asimilado es expulsado del sistema en un chorro de materia que viaja a velocidades próximas a las de la luz, lo que convierte al sistema en un microcuásar. Se conocen pocos objetos así en nuestra galaxia. Uno de ellos, el recientemente descubierto LS5039, es el que ha detectado el equipo del H.E.S.S.

La real naturaleza de LS5039 sigue en el misterio. No está claro qué clase de objeto compacto lo compone. Algunas de las características sugieren que es una estrella de neutrones, y otras que se trataría de un agujero negro. No sólo esto, sino que el chorro no es tal. Aunque se mueve a cerca del 20% de la velocidad de la luz, lo que puede parecer mucho, en ese contexto en realidad es demasiado lento.

Tampoco queda claro cómo es que se producen los rayos gamma. Como señala el Dr. Guillaume Dubus de la Ecole Polytechnique (Francia) "En realidad no deberíamos haber detectado este objeto. Es más probable que los rayos gamma de alta energía que se emiten cerca de la estrella compañera sean absorbidos, creando una cascada de materia/antimateria que escapa del sistema".

La doctora Paula Chadwick de la Universidad de Durham (Reino Unido) agrega "Es muy emocionante haber agregado otra clase de objeto al creciente catálogo de fuentes de rayos gamma. Es un objeto intrigante; requerirá más observaciones para llegar a definir qué es lo que está ocurriendo ahí".

El dispositivo H.E.S.S. es ideal para encontrar nuevos objetos de rayos gamma de energía muy alta, debido a su amplio campo de observación (diez veces el tamaño de la Luna). Esto significa que puede explorar el cielo y descubrir fuentes antes desconocidas.

Los resultados fueron obenidos utilizando el telescopio de High Energy Stereoscopic System (H.E.S.S.) de Namibia, en el sudoeste de África. Este sistema de cuatro telescopios de 13 metros de diámetro es en la actualidad el detector más sensible de rayos gamma de energía muy alta, una radiación que es un millón de millones de veces más energética que la luz visible. Esos rayos gamma de alta energía son muy raros aún en fuentes muy poderosas: sólo alrededor de un rayo gamma por mes da en cada metro cuadrado de la atmósfera superior de la Tierra. Además, debido a que son absorbidos por la atmósfera, la detección directa de una cantidad significativa de estos raros rayos gamma requeriría de un satélite de gran tamaño.

Los telescopios H.E.S.S. funcionan en base a un truco: usan la atmósfera como medio detector. Cuando los rayos gamma son absorbidos por el aire, se emiten breves destellos de luz azul, llamados destellos Cherenkov, que duran milmillonésimas de segundo. Esta luz es colectada por los telescopios H.E.S.S. con grandes espejos y cámaras extremadamente sensibles y se los puede utilizar para crear imágenes de objetos astronómicos que muestran cómo se los ve en el espectro de rayos gamma.

Los telescopios H.E.S.S. son resultado de varios años de esfuerzos de construcción de un equipo internacional de más de 100 científicos e ingenieros de Alemania, Francia, Reino Unido, Irlanda, República Checa, Armenia, Sudáfrica y el país donde se aloja, Namibia. El instumento fue inaugurado en septiembre de 2004 por el Primer Ministro de Namibia, Theo-Ben Guirab, y sus primeros datos ya ha a aportado una cantidad de descubrimientos importantes, como la primera imagen de la onda de choque de una supernova vista en las energías más altas de rayos gamma.