El telescopio Fermi de la NASA completa el mapa más exhaustivo del cielo en rayos gamma de alta energía - NASA
MADRID 12 Nov. (EUROPA PRESS) -
Investigadores de la Universidad Complutense de Madrid (UCM) y de su centro de investigación Instituto de Física de Partículas y del Cosmos (IPARCOS) han dirigido la elaboración de un nuevo y exhaustivo catálogo del cielo en rayos gamma de alta energía utilizando datos del Telescopio Espacial de Rayos Gamma Fermi de la NASA.
El Cuarto Catálogo de Fuentes Duras de Fermi-LAT (4FHL) cartografía todo el cielo en algunas de las formas de luz más energéticas que Fermi puede observar, cubriendo rayos gamma con energías entre 50 gigaelectronvoltios (GeV) y 2 teraelectronvoltios (TeV): entre miles de millones y billones de veces más energéticos que la luz que pueden ver nuestros ojos.
El estudio, llevado a cabo por la colaboración internacional Fermi-LAT, forma parte de la investigación doctoral de Alba Rico, que ha codirigido el trabajo junto a Alberto Domínguez, investigador de IPARCOS y profesor de la Universidad Complutense de Madrid, y Marco Ajello, de la Universidad de Clemson, en Carolina del Sur.
Los rayos gamma son la forma más energética de luz conocida. Mientras que la luz visible muestra principalmente la emisión de estrellas y galaxias, los rayos gamma proceden de algunos de los entornos más extremos del Universo, donde las partículas pueden alcanzar energías extraordinariamente elevadas.
El catálogo anterior que cubría este mismo rango de energías, el 2FHL, contenía 360 fuentes. El nuevo catálogo incluye 673 fuentes, casi el doble.
El aumento del número de fuentes respecto al catálogo anterior se debe principalmente a los 16 años de observaciones acumuladas por Fermi. Los rayos gamma de estas energías son muy poco frecuentes, por lo que la observación continuada del cielo permite descubrir fuentes que en los primeros años de funcionamiento del telescopio eran demasiado débiles para ser detectadas. A este mayor tiempo de exposición se suman mejoras en los métodos empleados para reconstruir la dirección y la energía de cada fotón.
Aproximadamente el 84% de las fuentes del nuevo catálogo están asociadas con objetos situados fuera de la Vía Láctea. La mayoría son blázares, un tipo de galaxia que alberga un agujero negro supermasivo en su centro y que puede producir potentes chorros de partículas y radiación. Cuando uno de estos chorros está orientado aproximadamente hacia la Tierra, la fuente puede observarse con una intensidad especialmente elevada.
El catálogo incluye además 36 fuentes extragalácticas cuya luz ha viajado durante más de la mitad de la edad del Universo antes de llegar hasta nosotros. Estas observaciones permiten estudiar objetos muy lejanos y analizar cómo eran los aceleradores de partículas en etapas tempranas de la historia cósmica.
LA VÍA LÁCTEA TAMBIÉN ESTÁ REPRESENTADA EN EL CATÁLOGO
La Vía Láctea también está representada en el catálogo con 156 fuentes situadas cerca de su plano. Entre ellas se encuentran restos de supernova, binarias de rayos X, regiones de formación estelar y nebulosas de viento de púlsar. Estos objetos son algunos de los aceleradores naturales de partículas más potentes y permiten estudiar el efecto de explosiones estelares, campos magnéticos intensos y estrellas de neutrones en rápida rotación. En total, 31 fuentes del catálogo están asociadas con fotones de energías superiores a 1 TeV.
El nuevo catálogo también proporciona una conexión entre las observaciones realizadas desde el espacio y las de los telescopios terrestres de rayos gamma. Fermi observa todo el cielo de forma continuada, mientras que instalaciones como H.E.S.S., MAGIC y VERITAS pueden estudiar energías todavía mayores, pero solo pueden observar una región limitada del cielo en cada momento.
Casi el 80 % de las fuentes del 4FHL, 529 en total, todavía no han sido detectadas por estos observatorios terrestres. El catálogo proporciona así una lista de objetivos que podrán ser estudiados con mayor detalle por los actuales y futuros observatorios de rayos gamma.
Entre ellos se encuentra el Cherenkov Telescope Array Observatory (CTAO), actualmente en construcción, en el que participan investigadores de IPARCOS. El conjunto de telescopios del hemisferio norte estará ubicado en el Observatorio del Roque de los Muchachos, en La Palma, y permitirá observar muchas de estas fuentes a energías todavía mayores. Su instalación en La Palma convierte a España en un lugar importante para la próxima generación de astronomía de rayos gamma desde tierra.
Una de las principales novedades del catálogo es la detección de fuentes cuya naturaleza todavía no se conoce. Alrededor del 5 % de las fuentes no cuenta con una identificación segura, mientras que 20 no tienen ninguna contrapartida conocida en los catálogos de Fermi a energías más bajas.
Entre ellas se encuentra 4FHL J1729.9-3336, una fuente especialmente energética que no había sido detectada anteriormente en este rango. En su posición se encuentra una fuente de radio brillante, aunque todavía no se ha podido determinar su naturaleza. Entre las posibilidades planteadas se encuentran un resto de supernova o una nebulosa de viento de púlsar que no había sido identificada previamente.
Los rayos gamma de las fuentes más lejanas también permiten estudiar el espacio que existe entre las galaxias. Durante su viaje hacia la Tierra, algunos de los fotones de mayor energía son absorbidos por la luz de fondo extragaláctica, formada por la radiación acumulada de las estrellas y galaxias que se han formado a lo largo de la historia del Universo. Al casi duplicar el número de fuentes conocidas por encima de 50 GeV, el 4FHL amplía de forma significativa la muestra disponible para estos estudios.