"El 20 de abril de 2015, recibimos noticias del satélite Fermi y del observatorio del telescopio MAGIC de que habían detectado una fuente muy activa, una que se estaba volviendo muy brillante en rayos gamma", dijo Manel Errando, PhD, científico investigadoren física en Artes y Ciencias en la Universidad de Washington en St. Louis ". En ese momento, era presidente del comité de VERITAS que decide qué fuentes observaremos".
"Decidimos intentarlo"
VERITAS es una matriz de telescopios en el sur de Arizona que es sensible a los rayos gamma de muy alta energía, aquellos con miles de millones de veces más energía que los fotones a los que son sensibles nuestros ojos.
Durante los siguientes 10 días, VERITAS detectó rayos gamma de alta energía de esta fuente, conocida como PKS 1441 + 25, incluidos algunos con energías de aproximadamente 200 GeV.
"Sabíamos que esta fuente emitía rayos gamma de baja energía, pero esta vez detectamos los de alta energía que generalmente no llegan a la Tierra", dijo Errando.
"Este es el primer rompecabezas: ¿cómo es posible que los rayos gamma de tan altas energías hicieran el viaje desde este cuásar muy lejano a la Tierra sin perderse en la niebla de fotones visibles en el medio?
"El segundo enigma fue que los rayos gamma de alta energía se producían lejos del agujero negro que los impulsa, no cerca de él, como era de esperar", dijo Errando.
Errando es el autor correspondiente en un artículo sobre observaciones de rayos gamma de la llamarada que apareció en Las letras del diario astrofísico 15 de diciembre de 2015. Es uno de varios lanzamientos simultáneos, dijo.
"Todos los que tenían un telescopio miraban PKS 1441 + 25, que estaba activo en todas las longitudes de onda", dijo Errando.
Una niebla de fotones
"Nos sorprendió detectar rayos gamma de alta energía", dijo Errando, "porque no suelen pasar. Es como encender las luces altas en una niebla".
Los rayos gamma muy enérgicos son fácilmente eliminados por la luz visible, la luz de las galaxias y las estrellas que llena el espacio intergaláctico, dijo. Los rayos gamma de baja energía interactúan principalmente con la luz ultravioleta y los rayos X. Hay muchas fuentes de luz visiblefotones, estrellas y galaxias, pero no tantas fuentes de rayos X que molesten a los rayos gamma de baja energía.
La llegada de rayos gamma de alta energía, por lo tanto, permitió a los astrónomos establecer un límite en la densidad de la niebla de fotones entre el cuásar y la Tierra, los fotones que deberían dificultar la propagación de esos rayos gamma.
Debido a que tarda un poco de tiempo en viajar, la astronomía puede ser una máquina del tiempo; cuanto más lejos esté la fuente, más atrás en el tiempo se emitió la luz. La luz del PKS 1441 + 25 viajó al menos 7.600 millones de años para llegar a la Tierra,o más de la mitad de la edad del Universo.
La medición VERITAS hizo modelos teóricos validados para el número y el brillo de las estrellas y galaxias en el universo que se remontan en el tiempo a 7,6 mil millones de años, dijo Errando, dejando poco espacio para el descubrimiento de otras fuentes que podrían estar emitiendo luz óptica.
Por ejemplo, dijo, muchas personas han estado buscando lo que se llama estrellas de la población III. Las estrellas a veces se describen por su contenido de metal, lo que proporciona una medida aproximada de su edad.en estrellas gigantes anteriores. Las estrellas de la Población II se formaron en regiones donde no había predecesores productores de elementos pesados. Las estrellas de la Población III, si existen, serían estrellas que se formaron incluso antes, antes de que se formaran las galaxias.
"El hecho de que los rayos gamma atraviesen significa que no hay tanta niebla a medida que se va más allá y, por lo tanto, cualquier población no convencional de galaxias y estrellas tempranas no debe ser muy numerosa", dijo Errando.
Acción a distancia
Mientras VERITAS observaba la emisión de rayos gamma del PKS 1441 + 25, el Owens Valley Radio Observatory en Bishop, California, observaba su emisión de radio.
"Cada vez que vemos ondas de radio, asumimos que provienen de muy lejos del agujero negro", dijo Errando. "Si se crean en un ambiente muy denso, se absorben de inmediato. Solo cuando la densidad es lo suficientemente baja sonfueron capaces de propagarse hacia afuera. Así que sabíamos que la emisión de radio provenía de muy arriba del chorro, muy lejos del agujero negro ".
Además, dijo, la emisión de radio estaba cambiando bastante, volviéndose más brillante y más débil. Todos los cuásares emiten en frecuencias de radio, pero generalmente esta emisión es estable; el flujo de radio no cambia tanto.
Además, las fluctuaciones en la emisión de rayos gamma se sincronizaron con las de la emisión de radio. "La explicación más probable para la sincronización", dijo, "es que las ondas de radio y los rayos gamma se emitieron desde la misma región deel jet.
"Eso me sorprendió", dijo Errando. "El agujero negro central es el elemento más enérgico en todo este sistema, por lo que esperaría que estos rayos gamma de muy alta energía se produzcan cerca de él. En su lugar, fueron emitidosaproximadamente a cuatro años luz de distancia, aproximadamente la distancia de la Tierra a la estrella más cercana.
"Si el agujero negro fuera tan grande como un aula universitaria", dijo, "los rayos gamma se emitirían en Alaska".
Dijo que un mecanismo que podría explicar esto son los choques. "Cuando el viento de partículas sale del agujero negro, choca contra un ambiente que no se mueve, creando ondas de choque", dijo Errando. "Probablemente sean estas ondas de choque las queestán produciendo rayos gamma tan lejos del agujero negro.
"Esto nos dice que los choques en los vientos de partículas son probablemente mucho más eficientes de lo que nos habíamos dado cuenta, porque son capaces de transportar energía desde el agujero negro a grandes distancias y aún acelerar las partículas a estas energías locas", dijo.
"PKS 1441 + 25 es el primer cuásar en el que hemos visto esta separación", dijo. "Si es común, podría significar que los cuásares como grupo hacen una mayor contribución al poder de radiación total de alta energíaen el universo, porque están produciendo rayos gamma y partículas energéticas que pueden escapar al espacio.
"En cualquier caso, es espectacular que algo tan pequeño como un agujero negro pueda conducir el transporte de energía a distancias tan grandes", dijo Errando.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Washington en St. Louis . Original escrito por Diana Lutz. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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