18 de marzo de 2009

Telescopios terrestres y espaciales exploran un blazar

Imagen: NASA/GSFC Conceptual Image Lab

Un equipo internacional de astrofísicos usando telescopios terrestres y espaciales ha descubierto sorprendentes cambios en la radiación emitida por una galaxia activa. El cuadro que surge de estas observaciones simultáneamente ópticas, en rayos X y telescopios de rayos gamma de la nueva generación, realizadas por primera vez, es mucho más complejo de lo que esperaban los científicos y desafían las actuales teorías de cómo se genera la radiación.

La galaxia en cuestión es PKS 2155-304, un tipo de objeto conocido como "blazar". Al igual que muchas galaxias activas, un blazar emite eyecciones de partículas o jets, en direcciones opuestas, que viajan a cerca de la velocidad de la luz, a medida que la materia cae en un agujero negro supermasivo central. Este proceso no está aún bien comprendido. En el caso de los blazares, la galaxia está orientada de tal manera que estamos mirando directamente dentro del jet.

PKS 2155-304 está situado a 1.500 millones de años luz de distancia en la constelación austral de Piscis Austrinus y es, por lo general, una fuente de rayos gamma detectable aunque débil. Pero cuando en su jet ocurre una gran explosión, como lo hizo en 2006, la galaxia puede convertirse en la fuente más brillante del cielo en los rayos gamma de las más altas energías que los científicos pueden detectar: hasta 50 billones de veces la energía de la luz visible. Incluso de fuentes intensas, sólo un rayo gamma tan energético por metro cuadrado incide en la parte superior de la atmósfera de la Tierra cada mes.

La absorción atmosférica de uno de estos rayos gamma crea una lluvia de partículas subatómicas de corta vida. A medida que estas partículas de movimiento rápido atraviesan la atmósfera, producen un ligero destello de luz azul. El Sistema Estereoscópico de Alta Energía HESS, un conjunto de telescopios situados en Namibia, capturó estos destellos de PKS 2155-304.

Los rayos gamma con energías más bajas se han detectado directamente por el telescopio de gran área LAT, en órbita a bordo del telescopio espacial de rayos gamma Fermi, de la NASA. "El lanzamiento de Fermi nos da la oportunidad de medir esta poderosa galaxia en el mayor número de longitudes de onda que sea posible, por primera vez", dice Werner Hofmann, portavoz del equipo de HESS en el Instituto Max-Planck de Física Nuclear, en Heidelberg, Alemania.

Con el régimen de rayos gamma completamente cubierto, el equipo recurrió a los satélites Swift y RXTE (Explorador de temporización de rayos X Rossi) para proporcionar datos sobre las emisiones de rayos X de la galaxia. Completando la cobertura en longitud de onda se usó el telescopio óptico de seguimiento automático de HESS, que registró la actividad de la galaxia en luz visible.

Entre el 25 de agosto y el 6 de septiembre de 2008, los telescopios monitorearon PKS 2155-304 en su fase de quietud, en la que no destellaba. Los resultados de la campaña de 12 días son sorprendentes. Durante los episodios de destellos de éste y otros blazares, las emisiones de rayos X y rayos gamma aumentaban y caían juntas. Sin embargo, no ocurre de esta manera cuando PKS 2155-304 está en su estado de quietud. Y nadie sabe por qué.

Lo que es aún más extraño es que la luz visible de la galaxia sube y baja junto con la emisión de rayos gamma. "Es como ver un soplete donde las temperaturas más altas y las más bajas cambian juntas, pero las temperaturas medias no", dice Berrie Giebels, un astrofísico en la École Polytechnique de Francia, que trabaja en los equipos de HESS y Fermi LAT.

"Los astrónomos están aprendiendo que los diversos componentes de los jets de los blazares interactúan en una forma bastante complicada para producir la radiación que observamos", dice el miembro del equipo de Fermi de Jim Chiang, de la Universidad de Stanford, California. "Estas observaciones pueden contener las primeras pistas que nos ayuden a desentrañar lo que realmente pasa en el corazón de un blazar".

Las conclusiones se han presentado para su publicación en la revista científica The Astrophysical Journal.

(jg) (mg)

Más información en:
http://www.nasa.gov/