Los astrónomos han descubierto que los rayos gamma se transmiten desde las proximidades del agujero negro supermasivo en el corazón de la galaxia M87. Un instrumento especial llamado H.E.S.S., ubicado en Namibia, puede detectar cuándo estos rayos golpean nuestra atmósfera y rastrear la fuente. Los astrónomos han determinado que una región no mucho más grande que nuestro Sistema Solar alrededor del agujero negro es responsable de este flujo de rayos gamma; El agujero negro está actuando como un acelerador de partículas cósmicas.
Un equipo internacional de astrofísicos de la H.E.S.S. La colaboración ha anunciado el descubrimiento de la variabilidad a corto plazo en el flujo de rayos gamma de muy alta energía (VHE) de la radio galaxia M 87. En Namibia, la colaboración ha construido y opera un sistema de detección, conocido como telescopios Cherenkov, que permite que estos rayos gamma se detecten desde el nivel del suelo (ver notas). Apuntando este sistema a una galaxia cercana, M 87, el equipo ha detectado rayos gamma VHE en los últimos cuatro años. Sin embargo, la verdadera sorpresa es que se puede ver que la intensidad de la emisión cambia drásticamente en unos pocos días ocasionalmente.
La radio gigante galaxia M 87
Esta galaxia, ubicada a 50 millones de años luz de distancia en la constelación de Virgo, alberga un agujero negro supermasivo de 3 mil millones de masas solares del que emana un chorro de partículas y campos magnéticos. Sin embargo, a diferencia de las fuentes extragalácticas previamente observadas de rayos gamma VHE, conocidos como Blazars, el chorro en M 87 no apunta hacia la Tierra, sino que se ve en un ángulo de aproximadamente 30 °. En Blazars, se cree que los rayos gamma se emiten en el chorro, coliman alrededor de la dirección del chorro y aumentan su energía e intensidad por el movimiento relativista de las partículas del chorro. M 87, por lo tanto, representa un nuevo tipo de fuente de rayos gamma extragalácticos.
Una primera indicación de emisión de rayos gamma VHE desde M 87 se observó en 1998 con los telescopios Cherenkov HEGRA (uno de los experimentos precursores de H.E.S.S.). Con el H.E.S.S. resultados estas indicaciones ahora se confirman con mayor confianza. El flujo de los rayos gamma VHE de M 87 es bastante débil; hasta ahora no se había visto ninguna otra radiogalaxia en los rayos gamma VHE, probablemente porque la mayoría están más distantes que la relativamente cercana M 87.
¿Qué nos dice la variabilidad a corto plazo?
La escala de tiempo de variabilidad es un indicador del tamaño máximo de la región de emisión. Dado que los rayos gamma del extremo posterior de la región de emisión viajan más tiempo hasta llegar a nosotros, las escalas de tiempo de variabilidad no pueden ser mucho más cortas que el tiempo que requieren los rayos gamma para cruzar la región de emisión. Dichas mediciones de variabilidad se utilizan con frecuencia para restringir el tamaño del sitio de emisión en objetos distantes, a menudo con mayor precisión que midiendo el tamaño del objeto en función de la extensión angular en el cielo. La escala de tiempo de variabilidad de pocos días vista por H.E.S.S. en M 87 es extremadamente corto, más corto que el detectado en cualquier otra longitud de onda. Esto nos dice que el tamaño de la región que produce los rayos gamma VHE es aproximadamente del tamaño de nuestro sistema solar (1013 m, solo alrededor del 0.000001% del tamaño de toda la radio galaxia M 87). "Esto no es mucho más grande que el horizonte de eventos del agujero negro supermasivo en el centro de M 87", dice Matthias Beilicke, un miembro de H.E.S.S. Científico que trabaja en la Universidad de Hamburgo.
Esta observación hace que la vecindad inmediata del agujero negro central de M 87 sea el lugar más probable para la producción de rayos gamma VHE; otras estructuras en los chorros de M 87 tienden a tener escalas más grandes. La física de los procesos de producción aún no se ha determinado, y se pueden invocar mecanismos completamente nuevos debido a la proximidad del agujero negro que este descubrimiento por parte de H.E.S.S. El equipo ha demostrado. Es probable que estemos lidiando con un mecanismo de producción diferente al de los Blazars, cuyos aviones apuntan hacia nosotros. En esta región cerca del agujero negro, la materia que se acumula desde el agujero negro también está creando el chorro de plasma relativista, un proceso que generalmente aún no se comprende completamente. Que los rayos gamma puedan escapar de esta región violenta puede parecer sorprendente, pero es posible ya que el agujero negro en M 87 está acumulando materia a una velocidad relativamente baja, en comparación con otros agujeros negros. Además, no se puede excluir que los efectos relativistas, como los que tienen lugar en otras fuentes extragalácticas, contribuyan en algún nivel, pero dado que el chorro no apunta hacia nosotros, es poco probable que haya grandes efectos relativistas.
H.E.S.S. liderando el camino
Con este y los descubrimientos anteriores de fuentes extragalácticas, H.E.S.S. lidera el camino para comprender los procesos involucrados en cómo se producen estos fotones extraordinariamente energéticos. La radiogalaxia M 87 es un excelente laboratorio para estudiar el núcleo de estas galaxias, con sus agujeros negros supermasivos que actúan como motores para acelerar partículas a energías extremadamente altas, emitiendo rayos gamma VHE en el proceso. Este objeto puede estudiarse y compararse con los Blazars más numerosos, pero más distantes, donde el chorro oscurece nuestra visión de la fuente central. Para M 87, ahora sabemos que tenemos una visión clara del motor central con H.E.S.S., lo que conduce a una mejor comprensión de todas las fuentes de rayos gamma VHE extragalácticos.
Fuente original: Comunicado de prensa de la Sociedad Max Planck
