Telescopios en tierra y en el espacio descubren sorprendentes cambios en una galaxia activa

Un equipo internacional de astrofísicos utilizando telescopios en tierra y en el espacio han descubierto sorprendentes cambios en la radiación emitida por una galaxia activa. El escenario que surge de las primeras observaciones simultáneas realizadas con telescopios ópticos, de rayos X y rayos gama de nueva generación, es mucho más complejo de lo que los científicos habían esperado y desafía las actuales teorías sobre cómo se genera la radiación.

La galaxia en cuestión, es PKS 2155-304, un tipo de objeto conocido como "blazar". Como muchas galaxias activas un blazar emite en chorros de partículas en direcciones opuestas dejando a velocidades cercanas a la de la luz mientras la materia cae en un agujero central supermasivo; este proceso todavía no se comprende bien. En el caso de los blazars, el chorro de la galaxia la galaxia está orientado en dirección a nosotros.

La materia que cae al interior de un agujero negro supermasivo en el centro de una galaxia activa, produce chorros de partículas que viajan a velocidades cercanas a la de la luz. Cuando ese chorro apunta hacia nosotros, la galaxia activa recibe el nombre de blazar. Crédito: NASA/Goddard Space Flight Center

PKS 2155-304 está localizada a 1.500 millones años luz, en la constelación de Piscis Austrinus y es conocida por ser una fuente débil de rayos gamma. Pero cuando su chorro experimenta un gran estallido, como sucedió en 2006, la galaxia puede convertirse en la fuente más brillante en el cielo de rayos gama de alta energía. Cuando esto sucede la energía radiada en rayos gamma es 50 billones de veces superior a su energía en luz visible. Incluso en las fuentes brillantes, únicamente alrededor de un rayo gamma golpea un m² por mes de la alta atmósfera terrestre.

La absorción atmosférica de uno de estos rayos gamma crea cascadas de partículas subatómicas de corta vida. Mientras estas partículas de alta velocidad caen en la atmósfera, producen un débil resplandor azul. El Sistema Estereoscópico de alta Energía (HESS), una red de telescopios situada en Namibia, captó estos resplandores de PKS 2155-304.
Los cuatro telescopios idénticos Sistema Estereoscópico de alta Energía (HESS) en Namibia detectaron débiles resplandores atmosféricos provocados por la presunción de rayos gamma de muy alta energía. Crédito HESS

Los rayos gamma de menor energía fueron detectados directamente mediante el Large Area Telescope (LAT), abordo del Observatorio de rayos gamma Fermi de la NASA. "El lanzamiento de Fermi nos da la oportunidad de medir por primera vez la potente radiación de esta galaxia en muchas longitudes de onda", en palabras de Werner Hofmann, portavoz del equipo del HESS del Instituto Max Planck de Heidelberg en Alemania.

Con la banda de rayos gamma enteramente cubierta, el turno era para los satélites de la NASA Swift y Rossi cuyo trabajo era aportar datos en la banda de rayos X. Esta cobertura en múltiples longitudes de onda la cierra el telescopio automático de HESS que registró la actividad de la galaxia en luz visible.

Entre el 25 de agosto y el 6 de septiembre del 2008, los telescopios realizaron un seguimiento de PKS 2155-304 en su estado de reposo. Los resultados de la campaña de observación de 12 días fueron sorprendentes. Durante los episodios de estallido de este y de otros blazars, la emisión en rayos X y gamma se intensificó y declinó de forma conjunta. Pero esto no fue así en el caso de PKS 2155-304 en su estado de reposo, y nadie sabe por qué.

"Los astrónomos están aprendiendo que los diversos componentes de los chorros y en los blazars interactúan de forma más bastante complicada para producir la radiación que observamos", explica Jim Chiang miembro del equipo de Fermi de la Universidad de Stanford. "Estas observaciones pueden contener las primeras claves para ayudar a desenredar lo que realmente está pasando en el corazón del blazar."

Estos hallazgos se han enviado a la publicación The Astrophysical Journal.

El equipo de HESS está compuesto por científicos de Alemania, Francia, Reino Unido, Polonia, República Checa Irlanda, Armenia, Sudáfrica y Namibia.

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