El cielo nocturno parece sereno, pero los telescopios nos dicen que el universo está lleno de colisiones y explosiones. Los eventos distantes y violentos señalan su presencia arrojando luz y partículas en todas direcciones. Cuando estos mensajeros llegan a la Tierra, los científicos pueden usarlos para trazar un mapa del cielo lleno de acción, ayudando a comprender mejor los procesos volátiles que ocurren en el espacio.

Por primera vez, una colaboración internacional de científicos ha detectado luz altamente energética proveniente de las regiones más externas de un sistema estelar inusual dentro de nuestra propia galaxia. La fuente es un microquasar, un agujero negro que engulle cosas de una estrella compañera cercana y dispara dos poderosos chorros de material. Las observaciones del equipo, descritas en la edición del 4 de octubre de 2018 de la revista Nature, sugieren que la aceleración de electrones y las colisiones en los extremos de los reactores del microquasar produjeron los poderosos rayos gamma. Los científicos creen que estudiar a los mensajeros de este microquasar puede ofrecer un vistazo a los eventos más extremos que ocurren en los centros de galaxias distantes.

El equipo recopiló datos del High-Altitude Water Cherenkov Gamma-Ray Observatory (HAWC), que es un detector diseñado para observar la emisión de rayos gamma proveniente de objetos astronómicos como remanentes de supernova, quásares y estrellas densas rotativas llamadas púlsares. Ahora, el equipo ha estudiado uno de los microquásares más conocidos, llamado SS 433, que se encuentra a unos 15.000 años luz de la Tierra. Los científicos han visto aproximadamente una docena de microquásares en nuestra galaxia y solo un par de ellos parecen emitir rayos gamma de alta energía. Con la proximidad y orientación de SS 433, los científicos tienen una rara oportunidad de observar una astrofísica extraordinaria.

Jordan Goodman, un distinguido profesor universitario de la University of Maryland y un investigador principal y portavoz de EE.UU. para la colaboración HAWC, dijo en un comunicado:

“SS 433 está justo en nuestro vecindario y, al utilizar el amplio campo de visión de HAWC, pudimos resolver ambos sitios de aceleración de partículas en microquasar. Al combinar nuestras observaciones con datos de múltiples longitudes de onda y múltiples mensajeros de otros telescopios, podemos mejorar nuestra comprensión de la aceleración de partículas en SS 433 y sus primos gigantes, extragalácticos, llamados quásares”.

Los quásares son agujeros negros masivos que absorben material de los centros de galaxias, en lugar de alimentarse de una sola estrella. Expulsan activamente la radiación, que puede verse desde todo el universo. Pero están tan lejos que la mayoría de los quásares conocidos se han detectado porque sus jets o chorros están dirigidos a la Tierra, como si tuviera una linterna dirigida directamente a los ojos. En contraste, los chorros de SS 433 están orientados lejos de la Tierra y HAWC ha detectado una luz energética similar proveniente del lado del microquasar.

El High-Altitude Water Cherenkov Gamma-Ray Observatory (HAWC) es un detector diseñado para observar la emisión de rayos gamma provenientes de objetos astronómicos como remanentes de supernova, estrellas y estrellas densas rotativas llamadas púlsares. Crédito: Jordan Goodman / University of Maryland

Independientemente de donde se originen, los rayos gamma viajan en línea recta hacia su destino. Los que llegan a la Tierra chocan con moléculas en la atmósfera, creando nuevas partículas y rayos gamma de baja energía. Cada nueva partícula se rompe en más cosas, creando una lluvia de partículas cuando la señal cae en cascada hacia el suelo.

Ke Fang, coautor del estudio y ex investigador postdoctoral en el Joint Space-Science Institute, una asociación entre la UMD y el Goddard Space Flight Center de la NASA, dijo que esta nueva medida es fundamental para entender lo que está sucediendo en la SS 433.

“Mirar solo un tipo de luz proveniente de SS 433 es como ver solo la cola de un animal. Por lo tanto, combinamos todas sus señales, desde radio de baja energía a rayos X, con nuevas observaciones de rayos gamma de alta energía, para descubrir qué tipo de bestia es SS 433 realmente”.

Hasta ahora, los instrumentos no habían observado que el SS 433 emitiera rayos gamma altamente energéticos. Pero HAWC está diseñado para ser muy sensible a esta parte extrema del espectro de luz. El detector también tiene un amplio campo de visión que mira a todo el cielo elevado todo el tiempo. La colaboración utilizó estas capacidades para resolver las características estructurales del microquasar.

Segev BenZvi, otro coautor del estudio y profesor asistente de física en la University of Rochester, dijo en un comunicado:

“SS 433 es un sistema estelar inusual y cada año aparece algo nuevo. Esta nueva observación de rayos gamma de alta energía se basa en casi 40 años de mediciones de uno de los objetos más extraños de la Vía Láctea. Cada medición nos da una pieza diferente del rompecabezas, y esperamos utilizar nuestro conocimiento para aprender sobre el quasar de la familia en su conjunto”.

El estudio científico ha sido publicado en la revista Nature.