Una galaxia de rayos gamma: Fermi hace un mapa de los ‘humos de chimenea’ de una galaxia activa

Si nuestros ojos pudiesen ver las ondas de radio, la cercana galaxia Centaurus A (Cen A) sería uno de los objetos más grandes y más brillantes en el cielo, con casi 20 veces el tamaño aparente de la Luna llena

Lo que no podemos ver al observar la galaxia en luz visible es que se encuentra situada entre un par de plumas gigantes que expulsa su agujero negro gigante, que emiten ondas de radio. Cada pluma tiene casi un millón de años luz de longitud.

El Telescopio Fermi de Gran Área resuelve los rayos gamma de alta energía de una extensa región alrededor de la galaxia activa Centaurus A. La emisión de gas corresponde al chorro de gas emisor de radio que lanza el agujero negro gigante de la galaxia, de millones de años luz de extensión. Este recuadro muestra una composición óptica / rayos gamma de la galaxia y su ubicación en el mapa del cielo realizado por Fermi en un año. (Crédito: NASA / DOE / Colaboración LAT Fermi, Observatorio Capella)

El telescopio espacial Fermi de rayos gamma de la NASA mapea los rayos gamma, una radiación que tiene, normalmente, 100 mil millones de veces la energía de las ondas de radio. Sin embargo, y para sorpresa de muchos astrofísicos, las plumas de Cen A se ven claramente en los 10 primeros meses de datos del satélite. El estudio aparece en la edición del jueves de Science Express.

«Esto es algo que nunca hemos visto antes en rayos gamma», dice Teddy Cheung, un miembro del equipo de Fermi en el Laboratorio de Investigación Naval en Washington. «No sólo vemos los extendidos lóbulos de radio, sino su que producción en rayos gamma es más de diez veces mayor que su emsión de radio». Si los telescopios de rayos gamma hubiesen madurado antes que sus homólogos de radio, los astrónomos tendrían clasificado a Cen Acomo una galaxia «de rayos gamma».

Conocida también como NGC 5128, Cen A está situada a unos 12 millones de años luz de distancia en la constelación de Centaurus y es una de las primeras fuentes de radio celestes identificadas con una galaxia. «Una característica distintiva de las galaxias de radio es la presencia de estructuras emisoras de radio gigantes de doble lóbulo en torno a las estructuras de las galaxias elípticas, que de otro modo se ven normales», dijo Jürgen Knödlseder, colaborador de Fermi en el Centro para el Estudio de Radiación Espacial de Toulouse, Francia. «Cen A es un ejemplo de libro de texto.»

Los astrónomos clasifican a Cen A como una galaxia «activa», un término aplicado a cualquier galaxia cuyo región centarl exhibe fuertes emisiones en diferentes longitudes de onda. «Los que impulsa estas emisiones es un bien alimentado agujero negro millones de veces más masivo que nuestro Sol», dice Yasushi Fukazawa, co-autor del estudio en la Universidad de Hiroshima en Japón. «El agujero negro desvía, de alguna manera, parte de la materia que cae hacia él en dos chorros que surgen desde el centro en direcciones opuestas.»

Impulsados por un agujero negro que se estima en cientos de millones de veces la masa del Sol, Cen A expulsa chorros de partículas magnetizadas que se mueven a cerca de la velocidad de la luz. Durante decenas de millones de años, estos chorros inflaron dos burbujas gigantes llenas de campos magnéticos y partículas energéticas, los lóbulos de radio que ahora vemos. Las ondas de radio surgen cuando los electronesde alta velocidad se mueven en espiral por los campos magnéticos enlazados de los lóbulos.

Pero ¿de dónde vienen los rayos gamma, la forma de más alta energía de la luz?

Todo el universo está lleno de radiación de baja energía, fotones de radio del omnipresente fondo cósmico de microondas, así como luz infrarroja y de luz visible de las estrellas y galaxias. La presencia de esta radiación es la clave para entender los rayos gamma de Cen A.

«Cuando uno de estos fotones choca con una partícula extremadamente rápida en los lóbulos de radio, el fotón recibe tal aumento de energía que se convierte en un rayo gamma», explica el coautor del Lukasz Stawarz en la Agencia de Exploración Aeroespacial de Japón en Sagamihara, Japón.

A pesar de que suena más como billar que astrofísica, este proceso, llamado dispersión Compton inversa, es una forma común de crear rayos gamma cósmicos. En Cen A, un aspecto especialmente importante es el caso donde los fotones del fondo cósmico de microondas rebotan contra las partículas de mayor energía en los lóbulos de radio.

En docenas de galaxias activas, se ha demostrado que este proceso produce rayos-X. Pero el estudio en Cen A marca el primer caso en que los astrónomos tienen pruebas sólidas de que los fotones de microondas pueden ser impulsados hasta las energías de los rayos gamma.

Fermi ha catalogado cientos de blázares y otros tipos de galaxias activas en su primer año. Antes de que su misión concluya, la catidad puede llegar ser de varios miles. Pero debido a que Cen A está tan cerca, y es tan grande y vigorosa, puede ser la único galaxia activa que Fermi vea de esta manera.

Con Centauro A, Fermi se ha ganado el premio gordo.

El telescopio espacial Fermi de rayos gamma de la NASA es una colaboración astrofísica y de física de partículas, desarrollada en colaboración con el Departamento de Energía de EE.UU., junto con importantes contribuciones de instituciones académicas y socios en Francia, Alemania, Italia, Japón, Suecia y los EEUU. El Nacional Radio Astronomy Observatory es una instalación de la Fundación Nacional de Ciencias operado bajo un acuerdo cooperativo por Associated Universities, Inc.

Fuente: Science Daily. Aportado por Eduardo J. Carletti

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