Un equipo de astrónomos han detectado oscilaciones rítmicas transitorias en la emisión de rayos gamma del blazar Markarian 501. El descubrimiento podría ser útil para mejorar nuestra comprensión de los procesos energéticos que tienen lugar en el universo.

Los Blazars, clasificados como miembros de un grupo más grande de galaxias activas que alojan «active galactic nuclei» (AGN) (o núcleos galácticos activos, en español), son las fuentes de rayos gamma extragalácticas más numerosas. Estos objetos cósmicos lanzan continuamente chorros relativistas apuntando casi exactamente hacia la Tierra. En general, los astrónomos perciben a los blazars como motores de alta energía que sirven como laboratorios naturales para estudiar la aceleración de partículas, los procesos de plasma relativistas, la dinámica de campos magnéticos y la física de los agujeros negros.

Esta fuente blazar o BL Lac, se ubica a aproximadamente a unos 456 millones de años luz de distancia, y ha sido denominado Markarian 501 (o Mrk 501 para abreviar). Es uno de los blazars más cercanos que brilla  en los rayos X y una de las primeras fuentes extragalácticas detectadas en la banda de TeV.

En la última década, Mrk 501 fue observado por el Large Area Telescope (LAT) del Fermi Gamma-ray Space Telescope de la NASA. Un grupo de astrónomos dirigido por Gopal Bhatta del Astronomical Observatory de la Jagiellonian University in Kraków en Cracovia, Polonia, ha analizado los datos de observación de Mrk 501 recogidos por LAT entre agosto de 2008 y junio de 2018. El estudio dio como resultado la detección de oscilaciones rítmicas en el emisión de rayos gamma de blazar.

El panel izquierdo muestra la distribución de la señal a escala de color en el plano de período de tiempo, y el panel derecho muestra la potencia promediada en el tiempo. Crédito: Bhatta et al., 2018.

Los investigadores escribieron en el documento publicado:

En este informe, indicamos la detección de oscilaciones rítmicas transitorias en las observaciones Fermi / LAT de aproximadamente 10 años del famoso blazar Mrk 501″.

Según el estudio, los astrónomos encontraron una fuerte señal de «quasi-periodic oscillation» (QPO) con una periodicidad de aproximadamente 332 días. Agregaron que las modulaciones de flujo de rayos gamma en este blazar decayeron gradualmente en fuerza durante los últimos años.

Además, los investigadores enfatizaron que el QPO de rayos gamma en Mrk 501 persistió casi siete ciclos hasta que finalmente se debilitó. Dado que no se ha encontrado que muchos QPOs de rayos gamma muestren más de cinco ciclos, el caso de Mrk 501, de acuerdo con los autores del artículo, podría ser uno de los pocos ejemplos en que los astrónomos presenten una frecuencia relativamente alta con un período de menos de un año.

Las galaxias impulsadas por agujeros negros llamadas blazars tienen poderosos chorros que se cree que apuntan fortuitamente directamente hacia la Tierra. Crédito: NASA; M. Weiss / CfA

El documento dice:

Lo que hemos observado podría ser el primer evento interesante en el que presenciamos modulaciones transitorias de rayos gamma periódicas en la emisión de alta energía del blazar que persisten hasta 7 ciclos antes de que se desvanezcan gradualmente”.

El estudio también presenta varias hipótesis sobre lo que podría ser la fuerza motriz detrás de tales oscilaciones rítmicas en Mrk 501. Los científicos sugieren varios escenarios, incluyendo agujeros negros binarios supermasivos, precesión de chorro y precesión de disco de acreción bajo torque gravitacional. Sin embargo, los investigadores concluyeron que se necesitan más análisis de Mrk 501 y discusión sobre el tema para determinar definitivamente la teoría más plausible que explique el origen de las oscilaciones en este blazar.

El estudio científico ha sido publicado en el servidor de pre-impresión arXiv.org.