El cielo nocturno parece sereno, pero los telescopios nos dicen que el universo está lleno de colisiones y explosiones. Eventos lejanos y violentos señalan su presencia arrojando luz y partículas en todas las direcciones. Cuando estos mensajeros llegan a la Tierra, los científicos pueden usarlos para mapearfuera del cielo lleno de acción, ayudando a comprender mejor los procesos volátiles que suceden en el espacio.
Por primera vez, una colaboración internacional de científicos ha detectado una 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 devora cosas de un compañero cercanoestrella y lanza dos poderosos chorros de material. Las observaciones del equipo, descritas en la edición del 4 de octubre de 2018 de la revista Naturaleza , sugiero fuertemente que la aceleración de electrones y las colisiones en los extremos de los chorros del microquasar produjeron los poderosos rayos gamma. Los científicos piensan que el estudio de los mensajeros de este microquasar puede ofrecer una visión de los eventos más extremos que ocurren en los centros de galaxias distantes.
El equipo recopiló datos del Observatorio de rayos gamma Cherenkov de agua de gran altitud HAWC, que es un detector diseñado para observar la emisión de rayos gamma provenientes de objetos astronómicos como restos de supernovas, cuásares y estrellas densas giratorias llamadas púlsares.Ahora, el equipo ha estudiado uno de los microquasars más conocidos, llamado SS 433, que está a unos 15,000 años luz de la Tierra. Los científicos han visto una docena de microquasars en nuestra galaxia y solo un par de ellos parecen emitirrayos gamma de energía. Con la proximidad y orientación del SS 433, los científicos tienen una rara oportunidad de observar astrofísica extraordinaria.
"SS 433 está justo en nuestro vecindario y, por lo tanto, utilizando el amplio campo de visión único de HAWC, pudimos resolver ambos sitios de aceleración de partículas microquasar", dijo Jordan Goodman, profesor distinguido de la Universidad de Maryland e investigador principal de los EE. UU.y portavoz de la colaboración HAWC. "Al combinar nuestras observaciones con datos de múltiples longitudes de onda y mensajeros múltiples de otros telescopios, podemos mejorar nuestra comprensión de la aceleración de partículas en SS 433 y sus primos extragalácticos gigantes, llamados cuásares".
Los cuásares son agujeros negros masivos que absorben material de los centros de las galaxias, en lugar de alimentarse de una sola estrella. Expulsan activamente la radiación, que se puede ver desde todo el universo. Pero están tan lejos que los quásares más conocidos tienenhan sido detectados porque sus chorros apuntan a la Tierra, como si tuvieran una linterna dirigida directamente a los ojos. En contraste, los chorros del SS 433 están orientados lejos de la Tierra y HAWC ha detectado una luz energética similar proveniente del lado del microquasar.
Independientemente de dónde se originen, los rayos gamma viajan en línea recta a su destino. Los que llegan a la Tierra chocan con las moléculas en la atmósfera, creando nuevas partículas y rayos gamma de baja energía. Cada nueva partícula se estrella en más cosas, creando una lluvia de partículas cuando la señal cae en cascada hacia el suelo.
HAWC, ubicado aproximadamente a 13,500 pies sobre el nivel del mar cerca del volcán Sierra Negra en México, está perfectamente ubicado para atrapar la rápida lluvia de partículas. El detector está compuesto por más de 300 tanques de agua, cada uno de los cuales tiene aproximadamente 24pies de diámetro. Cuando las partículas golpean el agua, se mueven lo suficientemente rápido como para producir una onda de choque de luz azul llamada radiación Cherenkov. Las cámaras especiales en los tanques detectan esta luz, lo que permite a los científicos determinar la historia del origen de los rayos gamma.
La colaboración HAWC examinó datos de 1.017 días y vio evidencia de que los rayos gamma provenían de los extremos de los chorros del microquasar, en lugar de la parte central del sistema estelar. Según su análisis, los investigadores concluyeron que los electrones en elLos jets alcanzan energías que son aproximadamente mil veces más altas de lo que se puede lograr usando aceleradores de partículas terrestres, como el Gran Colisionador de Hadrones del tamaño de una ciudad, ubicado a lo largo de la frontera entre Francia y Suiza. Los electrones de los jets chocan con el fondo de microondas de baja energía.radiación que impregna el espacio, dando como resultado la emisión de rayos gamma. Este es un nuevo mecanismo para generar rayos gamma de alta energía en este tipo de sistema y es diferente de lo que los científicos han observado cuando los chorros de un objeto apuntan a la Tierra.
Ke Fang, coautor del estudio y ex investigador postdoctoral en el Joint Space-Science Institute, una asociación entre UMD y el Goddard Space Flight Center de la NASA, dijo que esta nueva medición es crítica para comprender lo que está sucediendo en SS433.
"Mirar solo un tipo de luz proveniente de SS 433 es como ver solo la cola de un animal", dijo Fang, quien actualmente es becario Einstein en la Universidad de Stanford. "Por lo tanto, combinamos todas sus señales, desde bajaradio de energía a rayos X, con nuevas observaciones de rayos gamma de alta energía, para descubrir qué tipo de bestia es realmente la SS 433 "
Hasta ahora, los instrumentos no habían observado SS 433 emitiendo rayos gamma tan 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 todo el techocielo todo el tiempo. La colaboración utilizó estas capacidades para resolver las características estructurales del microcuásar.
"SS 433 es un sistema estelar inusual y cada año surge algo nuevo al respecto", dijo Segev BenZvi, otro coautor del estudio y profesor asistente de física en la Universidad de Rochester. "Esta nueva observación deLos rayos gamma de alta energía se basan 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 la familia del cuásar en su conjunto"
Además de Goodman y Fang, los coautores del artículo del Departamento de Física de la UMD incluyen a los estudiantes graduados Kristi Engel e Israel Martínez-Castellanos; el investigador postdoctoral Colas Rivière; y el científico investigador Andrew Smith.
Para obtener más información sobre el Observatorio HAWC, consulte: http://www.hawc-observatory.org/
Fuente de la historia :
Materiales proporcionados por Universidad de Maryland . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
Referencia del diario :
Cita esta página :