27 de noviembre de 2006

Astrónomos encuentran el primer reloj de rayos gamma

Imagen: HESS

Un grupo de astrónomos usando el telescopio H.E.S.S. (High Energy Stereoscopic System) ha descubierto la primera señal modulada desde el espacio en la banda de los rayos gamma de muy alta energía (la señal más energética observada hasta el momento). Las señales regulares provenientes del espacio se conocen desde la década de 1960, cuando se descubrió el primer radio púlsar llamado "pequeño hombre verde" por su naturaleza regular. La señal proveniente del sistema denominado LS 5039, motivo este artículo, es la primera en su tipo, de alta energía: más de cien mil veces la previamente conocida.

La señal captada proviene de un sistema llamado LS 5039 y fue descubierto por el HESS en 2005. LS5039 es un sistema binario donde una estrella masiva azul (20 veces la masa del Sol) es acompañada por un objeto no conocido, probablemente un agujero negro. Estos dos objetos orbitan uno alrededor del otro, a corta distancia, entre una quinta y dos quintas partes de la separación de la Tierra y el Sol. Completan una órbita cada 4 días.

La Dra. Paula Chadwick, de la Universidad de Durham, Gran Bretaña, explica "La manera en la cual la señal de rayos gamma varía hace de LS5039 un laboratorio único para estudiar la aceleración de partículas cerca de objetos compactos, como son los agujeros negros".

Diferentes mecanismos pueden afectar la señal de rayos gamma que llega a la Tierra y ver cómo varía la señal varía permitirá a los astrónomos aprender acerca de los sistemas binarios como LS5039 y los efectos que tienen lugar cerca de los agujeros negros. La estrella gigante azul hace que su compacto acompañante esté expuesto a la fuerza del viento estelar y la intensa luz irradiada por la estrella, hace que una parte de las partículas sea acelerada a energías altas pero, al mismo tiempo, esto incrementa la dificultad para que los rayos gamma, producidos por estas partículas, escapen hacia la Tierra. Esta interacción de estos dos efectos es la raíz del patrón de modulación complejo que presenta.

La señal de rayos gamma es más fuerte cuando el objeto compacto que puede ser un agujero negro, está delante de la estrella y es vista desde la Tierra, y, más débil, cuando la esta detrás. Los rayos gamma son producidos como partículas cuando estas son aceleradas en la atmósfera de la estrella (el viento estelar) e interactúan con el objeto compacto. El objeto compacto actúa como un test del medio ambiente de la estrella, mostrando cómo el campo magnético varía dependiente de su distancia a la estrella, reflejando estos cambios en la señal de rayos gamma.

Adicionalmente, un efecto geométrico adiciona modulación al flujo de rayos gamma observado desde la Tierra. Conocemos, a partir de Einsten, que la materia y energía son equivalentes, y que los pares de partículas y antipartículas pueden aniquilarse mutuamente y originar luz y viceversa, pus se trata de un fenómeno reversible. Dice Guillaume Dubus, del Laboratorio de Astrofísica del Observatorio de Grenoble: "La periódica absorción de rayos gamma es una ilustración de la producción de pares de materia y antimateria por parte de la luz, aunque también, por otro lado, puede ocultar de nuestra vista al acelerador de partículas en este sistema".

El trabajo se publica en el número del 24 de noviembre de 2006 de Astronomy and Astrophysics.

Más información en:
http://www.pparc.ac.uk/