Un extraño latido cósmico de rayos gamma

Unos científicos han detectado un misterioso “latido” de rayos gamma que proviene de una nube de gas cósmica. La discreta nube, situada en la constelación de Aquila, late al ritmo de un agujero negro vecino, lo que indica una conexión entre los dos objetos, como informa el equipo dirigido por el becario de DESY Humboldt Jian Li y el profesor ICREA Diego F. Torres del Instituto de Ciencias Espaciales (IEEC-CSIC) en la revista Nature Astronomy. La forma en que el agujero negro impulsa el latido de los rayos gamma de la nube a una distancia de unos 100 años luz sigue siendo enigmática.

El equipo de investigación, compuesto por científicos de Alemania, España, China y los EE.UU., analizó rigurosamente más de diez años de datos del telescopio espacial de rayos gamma Fermi de la NASA, observando un denominado microcuásar. El sistema catalogado como SS 433 está situado a unos 15.000 años luz en la Vía Láctea y consiste en una estrella gigante con unas 30 veces la masa de nuestro Sol y un agujero negro con unas 10 a 20 masas solares. Los dos objetos orbitan entre sí con un período de 13 días, con el agujero negro succionando materia de la estrella gigante.

"Este material se acumula en un disco de acreción antes de caer en el agujero negro, como el agua en el remolino sobre el desagüe de una bañera", explica Li. "Sin embargo, una parte de esa materia no cae por el desagüe sino que sale a gran velocidad en dos chorros estrechos en direcciones opuestas por encima y por debajo del disco de acreción giratorio". Este escenario es conocido en galaxias activas llamadas cuásares, con monstruosos agujeros negros de millones de masas solares en sus centros, que disparan chorros de decenas de miles de años luz hacia el cosmos. Como la SS 433 parece una versión reducida de estos cuásares, se le ha denominado microcuásar.

Las partículas de alta velocidad y los campos magnéticos ultra fuertes del chorro producen rayos X y rayos gamma. "El disco de acreción no se encuentra exactamente en el plano de la órbita de los dos objetos. Tiene un movimiento de precesión, como un trompo que se ha colocado inclinado sobre una mesa", dice Torres. "Como consecuencia, los dos chorros giran en espiral hacia el espacio circundante, en lugar de formar una línea recta".

El microcuásar SS 433 (al fondo) se balancea con un período de 162 días. La nube de gas Fermi J1913+0515 (primer plano), a unos 100 años luz de distancia, pulsa con el mismo ritmo en los rayos gamma, sugiriendo una conexión directa. (Foto: DESY, Science Communication Lab)

La precesión de los chorros del agujero negro tiene un período de unos 162 días. Un análisis meticuloso reveló una señal de rayos gamma con el mismo período desde una posición situada relativamente lejos de los chorros del microcuásar, que ha sido etiquetada como Fermi J1913+0515 por los científicos. Los períodos indican que la emisión de la nube de gas es impulsada por el microcuásar.

"Encontrar una conexión tan inequívoca a través del tiempo, a unos 100 años luz del microcuásar, ni siquiera en la dirección de los chorros, es tan inesperado como asombroso", dice Li. "Pero cómo el agujero negro puede alimentar el latido de la nube de gas no está claro para nosotros". Una iluminación periódica directa del chorro parece poco probable. Una alternativa que el equipo exploró se basa en el impacto de protones rápidos (los núcleos de los átomos de hidrógeno) producidos en los extremos de los chorros o cerca del agujero negro, e inyectados en la nube, donde estas partículas subatómicas golpean el gas y producen rayos gamma. Los protones también podrían ser parte de un flujo de partículas rápidas desde el borde del disco de acreción. Cada vez que este flujo de salida golpea la nube de gas, se ilumina con rayos gamma, lo que explicaría su extraño latido.

Se necesitan más observaciones así como trabajo teórico para explicar completamente el extraño latido de rayos gamma de este sistema único más allá de este descubrimiento inicial. "SS 433 continúa asombrando a los observadores en todas las frecuencias y a los teóricos por igual", enfatiza Li. "Y es seguro que proporcionará un banco de pruebas para nuestras ideas sobre la producción y propagación de los rayos cósmicos cerca de los microcuásares en los próximos años". (Fuente: NCYT Amazings)