Artículo publicado por Kim DeRose  en la web de UCLA

Un equipo internacional de científicos ha detectado los rayos gamma de mayor energía jamás observados procedentes de un púlsar, una estrella de neutrones altamente magnetizadas y giro rápido.

El experimento VERITAS midió los rayos gamma procedentes del Púlsar del Cangrejo a energías tan grandes que no pueden explicarse mediante los modelos científicos actuales de cómo se comportan los púlsares, dijeron los investigadores.

Los resultados, publicados hoy en la revista Science, esbozan la primera observación de fotones procedentes de un sistema de púlsar con energías superiores a 100 mil millones de electrón-volts – más de 50 mil millones de veces por encima de la luz visible del Sol.

Nebulosa del Cangrejo © by Trodel

“Éste es el sistema de púlsar de mayor energía jamás detectado”, dijo René Olivares, profesor de UCLA de física y astronomía y portavoz de la colaboración VERITAS. “Es un fenómeno completamente nuevo y sorprendente en los púlsares”.

Los datos se tomaron durante 107 horas a lo largo de tres años usando el Observatorio de Rayos Gamma VERITAS, con base terrestre, que es parte del Observatorio Whipple del sur de Arizona, un centro gestionado por el Centro Harvard-Smithsoniano de Astrofísica. VERITAS (Sistema de Conjunto de Telescopios para Imágenes de Radiación Muy Energética) observa los rayos gamma utilizando una red de cuatro telescopios, cada uno de 12 metros de diámetro.

Ong señaló que todas las observaciones anteriores de los púlsares indicaron que la radiación se corta a las altas energías que observó el equipo.

“Esto significa que la radiación que detectamos debe ser una componente nueva totalmente inesperada”, señala.

Los rayos gamma, el tipo más energético de radiación electromagnética, no puede dirigirse mediante lentes o hacerla rebotar en espejos como la luz visible común, apunta Ong. Debido a que los rayos son invisibles para el ojo humano, la única forma que tienen los telescopios en la Tierra de poder detectarlos es observar el camino que toman cuando son absorbidos en la atmósfera del planeta.

Los rayos gamma son expulsados ​​del Púlsar del Cangrejo, y chocan contra la atmósfera terrestre, causando “el equivalente electromagnético de una explosión sónica”, dijo Ong. Esta colisión genera una lluvia de luz visible a más de 10 kilómetros sobre el terreno, registrada por VERITAS.

“La atmósfera es una parte integral de nuestro sistema de medición, lo que hace de VERITAS muy diferente de los telescopios convencionales”, señala Ong.

Uno de los objetos astronómicos más estudiados en el hemisferio norte, la Nebulosa del Cangrejo, que está a unos 6500 años luz de la Tierra, se formó cuando una estrella masiva explotó en una supernova observada en la Tierra en el año 1054. Aunque lo más normal en los púlsares es que sean expulsados de los restos estelares durante una supernova, en el caso del sistema del Cangrejo, el púlsar se mantuvo en su centro, produciendo una radiación que cubre todo el espectro electromagnético, dijo Ong.

Llama al sistema del Cangrejo: “la Piedra Rosetta de la astronomía”, porque astrónomos y astrofísicos han observado este objeto en cada longitud de onda concebible de la luz.

“El Púlsar del Cangrejo está considerado como uno de los sistemas mejor comprendidos de toda la astronomía, sin embargo, aquí hemos encontrado algo totalmente nuevo”, dijo. “Se trata de astronomía en una luz completamente nueva; estamos viendo fenómenos que simplemente no se puede explorar con la luz visible o rayos X, o incluso de en rayos gamma de baja energía”.

El Púlsar del Cangrejo es una estrella de neutrones altamente magnetizadas con un campo magnético en la superficie un billón de veces más fuerte que el de la Tierra. La estrella gira a la vertiginosa velocidad de unas 30 veces por segundo y emite rayos gamma a través de la “radiación de curvatura”, un efecto que crea una baliza similar a un faro que parpadea cuando el haz se dirige hacia la Tierra y se apaga cuando la estrella gira alejándose.

No obstante, la luz detectada por el experimento VERITAS no se puede explicar por medio de la radiación de curvatura, y probablemente provenga de regiones muy alejadas de la zona de alto campo magnético cerca de la estrella de neutrones, apunta Ong. Aunque  se han observado rayos gamma de tal energía en otras partes de la galaxia, el mecanismo por el cual se crean en un púlsar no se entiende por completo.

“La duración de los pulsos de radiación que vemos es casi tres veces menor que la observada en otras energías de rayos gamma”, dijo. “Esto nos sorprendió mucho y significa que esta nueva radiación probablemente procede de una región física diferente de la magnetosfera exterior de la estrella”.

El experimento VERITAS busca la radiación que emana de los objetos celestes, como pulsares, galaxias activas, el centro de la Vía Láctea y agujeros negros supermasivos. Ha recopilado datos durante casi 1000 horas cada año desde que comenzó a operar en 2007.

“Estamos tratando de comprender procesos del cosmos que puedan crear partículas a estas energías extremas, más allá de lo que se puede producir aquí en la Tierra”, dijo Ong. “También estamos muy interesados ​​en ver si estos procesos indican algún tipo de nueva física”.

Ong espera que su investigación pueda arrojar algo de luz sobre el misterio de los rayos cósmicos.

“Estamos bombardeados por partículas de alta energía procedentes de todo el cosmos que alcanzan energías inimaginables”, dijo. “Estos rayos cósmicos son una importante fuente de energía en nuestra galaxia, pero no tenemos idea de dónde nos llegan.

“Esta medida, indirectamente, nos da pistas sobre las energías más altas del cosmos, hablándonos de partículas y energías que no podemos generar aquí en la Tierra, pero que los aceleradores de la naturaleza son capaces de crear para nosotros”.

Ong está actualmente ayudando a planificar el observatorio de rayos gamma terrestre de la próxima generación, llamado Cherenkov Telescope Array (CTA). Cubriendo casi un kilómetro cuadrado con docenas de telescopios, el CTA será 10 veces más sensible que VERITAS, permitiendo resolver la radiación de objetos más tenues y lejanos.

Autor: Kim DeRose
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