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» » Censo del Fermi de la radiación gamma del cosmos

Cada tres horas, el Telescopio Espacial de Rayos Gamma del Fermi de la NASA, escanea todo el cielo y profundiza en su retrato del universo de alta energía. Cada año, los científicos del satélite vuelven a analizar todos los datos que ha recogido y se actualizan los métodos de análisis para desentrañar nuevas fuentes. Estas fuentes son relativamente estables, además de los numerosos eventos transitorios que detecta el Fermi, como estallidos de rayos gamma del universo profundo y las llamaradas del sol.

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A principios de este año, el equipo del Fermi publicó un segundo catálogo de fuentes detectadas por el Large Area Telescope (LAT), lo que produjo un inventario de 1.873 objetos brillantes de la más alta energía lumínica. "Más de la mitad de estas fuentes son galaxias activas, con un enorme agujero negro en su interior, responsable de las emisiones de rayos gamma que detecta el LAT", explicaba Gino Tosti, astrofísico de la Universidad de Perugia, en Italia, que en la actualidad es científico visitante en el Nacional Accelerator Laboratory de SLAC, en Menlo Park, California.

Uno de los científicos que dirigió el nuevo recopilatorio, Tosti, ha presentado hoy un documento en el catálogo del encuentro en la American Astronomical Society's High Energy Astrophysics Division en Newport, R.I. "Lo que tal vez sea el aspecto más interesante de nuestro nuevo catálogo es el gran número de fuentes no relacionadas con los objetos detectados en cualquier otra longitud de onda", señaló.

En efecto, si el catálogo del Fermi fuese una receta, los dos ingredientes principales serían las galaxias activas y el puro misterio. Se añadiría una pizca de púlsares, una porción de remanentes de supernovas, y una pizca más de otros objetos celestes, como los cúmulos globulares de estrellas y galaxias, como es nuestra Vía Láctea.

Crédito: NASA Goddard Space Flight Center

Los astrónomos se deleitan con la posibilidad de encontrar nuevos tipos de objetos emisores de rayos gamma dentro de las "fuentes no asociadas", que constituyen aproximadamente un tercio del catálogo. Pero el LAT del Fermi está revelando cada vez más fuentes de rayos gamma de una inusitada variedad de objetos astronómicos. Para resaltar el rango de descubrimientos de LAT, el equipo del Fermi creó la siguiente lista de los "diez primeros", cinco fuentes de la Vía Láctea y cinco de más allá de nuestra galaxia.

Las cinco principales fuentes dentro de nuestra galaxia son las siguientes:

La Nebulosa del Cangrejo. Ubicada en la constelación de Tauro, se encuentran los restos de una estrella que explotó, cuya luz llegó a la Tierra en 1054. Situada a 6.500 años luz de distancia, el Cangrejo es uno de los objetos más estudiados en el cielo. En el corazón de una nube de gas en expansión se encuentra lo que queda del núcleo de la estrella original, una estrella de neutrones superdensa (también conocida como pulsar) que gira sobre sí misma 30 veces por segundo. Hasta hace poco, todas las emisiones de alta energía del Cangrejo se pensaba que eran el resultado de procesos físicos en la inmediaciones del púlsar que aprovechaban este rápido giro.

Durante décadas, la mayoría de los astrónomos han considerado la Nebulosa del Cangrejo como el faro más estable de energía de rayos X. Pero los datos de varios instrumentos en órbita ahora muestran variaciones inesperadas. Los astrónomos han demostrado que desde el año 2008, la nebulosa ha ido perdiendo un 7 por ciento de altas energías, una reducción probablemente vinculada con el medio ambiente en torno a su estrella central de neutrones.

W44. Otro remanente interesante de supernova, detectado por LAT del Fermi. Se piensa que tiene alrededor de 20.000 años de antigüedad, una edad media para un remanente de supernova, la W44 se encuentra a unos 9.800 años luz de distancia en la constelación de Aquila. El LAT no sólo detecta este remanente, sino que en realidad revela que los GeV de rayos gamma provienen de lugares donde los restos de la onda de choque en expansión interacciona con las frías nubes de gas denso.

Estas observaciones son importantes a la hora de solucionar un problema de hace tiempo en la astrofísica: el origen de los rayos cósmicos. Los rayos cósmicos son partículas (principalmente protones) que se mueven por el espacio a casi la velocidad de la luz. Los campos magnéticos desvían las partículas en su carrera por toda la galaxia, eso modifica sus trayectorias y enmascara sus orígenes. Los científicos no pueden decir con seguridad de dónde vienen los rayos cósmicos de alta energía, pero los remanentes de supernova son la mejor apuesta.

V407 Cygni. Es un sistema binario simbiótico, que contiene una enana blanca compacta y una estrella gigante roja que se ha hinchado unas 500 veces el tamaño del sol. Está a unos 9.000 años luz de distancia en la constelación de Cygnus, un sistema que de vez en cuando flamea cuando el gas de la gigante roja se acumula en la superficie de la estrella enana y finalmente explota.

La erupción más reciente de este sistema se produjo en marzo de 2010. Los científicos, simplemente, no esperan que este tipo de estallido tenga el poder de producir rayos gamma de alta energía.

Púlsar PSR J0101-6422. Los púlsares son estrellas de neutrones de rotación rápida, y constituyen alrededor del seis por ciento del nuevo catálogo. En algunos casos el LAT puede detectar pulsos de rayos gamma directos, pero en otros muchos casos, dichos pulsos se hallaron por vez primera en las longitudes de onda de radio, basándose ​​en la sospecha de que una débil fuente puede ser un púlsar. El PSR J0101-6422 se encuentra en la constelación austral de Tucana, su peculiar nombre refleja su posición en el cielo.

"Este púlsar resulta ser un gran ejemplo de cooperación entre el equipo del Fermi y los radioastrónomos que trabajan en zonas muy distantes del espectro electromagnético", señaló David Thompson del Goddard Space Flight Center de la NASA en Greenbelt, Maryland, que co-dirigió el equipo de catálogo.

En un estudio del radiotelescopio Parkes, en Australia, se hallaron señales de radio de la rotación de un púlsar a cerca de 400 veces por segundo (comparable al giro de una licuadora de cocina) en la misma posición que la fuente desconocida detectada por el Fermi. Con esta información, el equipo de LAT fue capaz de descubrir el PSR J0101-6422, que también parpadea con rayos gamma a esta increíble velocidad.

2FGL J0359.5+5410. Los científicos del Fermi no saben qué hacer con esta fuente, situada en la constelación de Camelopardalis. Reside cerca del populoso plano medio de nuestra galaxia, lo que aumenta la probabilidad de que en realidad sea un objeto de la Vía Láctea. Mientras que su espectro de rayos gamma se asemeja al de un púlsar, no se han detectado las pulsiones y tampoco está asociado con un objeto conocido en otras longitudes de onda.

Las cinco principales fuentes de más allá de nuestra galaxia son:

Centaurus A. Esta gigantesca galaxia elíptica, también llamada NGC 5128, se encuentra a 12 millones de años luz de distancia en la constelación austral de Centaurus. Uno de las galaxias activas más cercanas, que alberga una brillante fuente de radio designada como Cen A. La mayor parte de estas emisiones de radio surgen de los lóbulos de un millón de años luz de ancho, llenos de gases arrojados por un agujero negro supermasivo en el centro de la galaxia.

Galaxia de Andrómeda (M31). A una distancia de 2,5 millones de años luz, la galaxia de Andrómeda es la galaxia espiral más cercana, de tamaño y estructura similar a nuestra propia Vía Láctea. Fácilmente visible a simple vista en un cielo oscuro, es el blanco favorito de los observadores de cielo.

Galaxia del Cigarro (M82). Lo que funciona para la galaxia de Andrómeda funciona aún mejor para el M82, una galaxia radiante que también es favorita de los aficionados a la astronomía. M82 se encuentra a 12 millones de años luz de distancia en la constelación de la Osa mayor. Por ahora, es una fuente brillante más de rayos gamma detectada por el Fermi.

Blazar PKS 0537-286. En el centro de una galaxia activa hay un agujero negro masivo que impulsa los chorros de partículas moviéndose cerca de la velocidad de la luz. Los astrónomos tratan a esta galaxia como un blazar, cuando uno de estos chorros son expelidos hacia fuera y pueden verse increíbles llamaradas a medida que cambian las condiciones del chorro.

PKS 0537-286 es un blazar variable en la constelación de Leo, y el segundo objeto más distante detectado por LAT. Los astrónomos han determinado que esta galaxia tiene un corrimiento al rojo de 3,1, es decir, está a más de 11,7 mil millones de años luz de distancia. (Expresado de otra forma, los fotones de rayos gamma del blazar han estado viajando durante un mínimo de 11,7 millones de años antes de ser detectado por el LAT del Fermi).

Las galaxias activas llamadas blazars, constituyen la clase más grande de objetos detectados por el Large Area Telescope del Fermi (LAT). Un masivo agujero negro en el corazón de estas galaxias dispara chorros de partículas en nuestra dirección. Elizabeth Hays, miembro del equipo del Fermi, hace un rápido recorrido por los blazars, donde los vídeos muestran la rapidez con la que sus emisiones pueden cambiar (ver vídeo más arriba).

2FGL J1305.0+1152. El último punto es otro misterioso objeto situado en la constelación de Virgo y muy por encima del plano medio de nuestra galaxia. Sigue siendo débil incluso después de los dos años de observaciones de LAT.

Una pista para la clasificación de estos objetos la podemos encontrar en su espectro de rayos gamma, es decir, el número relativo de rayos gamma vistos en las diferentes energías. Esta energía, en los espectros de muchos objetos se muestra en lo que los astrónomos llaman la "ruptura de espectro", o sea, la reducción de la cantidad de rayos gamma junto a energías cada vez mayores.

Sin embargo, el  2FGL J1305.0+1152 no muestra evidencias de ninguna ruptura del espectro, dejándonos por el momento, sin saber su verdadera naturaleza.

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