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La astronomía de rayos gamma alcanza su madurez

Se publica el mayor catálogo de fuentes gamma de alta energía de nuestra galaxia


Más de 260 científicos de 13 países han elaborado el mayor catálogo de fuentes de rayos gamma de alta energía de la Vía Láctea. Recoge 15 años de estudios de los telescopios HESS de Namibia e identifica 78 fuentes cósmicas de esta radiación. La astronomía de rayos gamma ha alcanzado ya su madurez.





Montaje fotográfico que muestra el cielo de rayos gamma sobre Namibia, medido por los cuatro telescopios H.E.S.S. durante los últimos años, superpuestos a una imagen óptica, con uno de los pequeños telescopios H.E.S.S. (Crédito: H.E.S.S. Collaboration, Fabio Acero y Henning Gast).
Montaje fotográfico que muestra el cielo de rayos gamma sobre Namibia, medido por los cuatro telescopios H.E.S.S. durante los últimos años, superpuestos a una imagen óptica, con uno de los pequeños telescopios H.E.S.S. (Crédito: H.E.S.S. Collaboration, Fabio Acero y Henning Gast).
La colaboración internacional High Energy Stereoscopic System (HEES), en la que participan más de 260 científicos de 40 instituciones diferentes pertenecientes a 13 países, acaba de publicar el balance de 15 años de observaciones de los rayos gamma de la Vía Láctea.

Sus telescopios instalados en Namibia han permitido estudiar poblaciones de nebulosas de viento de púlsar (restos de supernova  alimentados por la energía de rotación de un púlsar), así como otros micro-cuásares (réplicas a pequeña escala de cuásares, que son fuentes astronómicas de energía electromagnética) que nunca antes habían podido ser detectados mediante rayos gamma.

Estos estudios se completan con medidas precisas como las de la emisión difusa en el centro de nuestra galaxia, y se han publicado en 14 artículos, la mayor compilación de resultados científicos en este campo, recogidos por la revista Astronomy & Astrophysics, según se informa en un comunicado.

En el Universo, las partículas cósmicas son aceleradas por las amas de galaxias, las supernovas, las estrellas dobles, los púlsares e incluso algunos tipos de agujeros negros supermasivos.

A través de un mecanismo todavía no bien conocido, las partículas cósmicas adquieren así una gran energía que es visible por la emisión de rayos gamma. Cuando estos rayos gamma alcanzan la atmósfera terrestre, son absorbidos produciendo una cascada efímera de partículas secundarias que emiten débiles flashes de luz azulada, conocidos como la radiación de Cherenkov, que duran sólo milésimas de segundo.

Para detectar estos flashes extremadamente breves y la correspondiente emisión de rayos gamma, 13 países construyeron en Namibia, en 2002, la red HESS 1, el mayor observatorio gamma del mundo. Los países implicados son Alemania, Francia, Namibia, Sudáfrica, Irlanda, Armenia, Polonia, Australia, Austria, Suecia, Reino Unido, Países Bajos y Japón.

Los grandes espejos de sus cinco telescopios recogen la radiación de Cherenkov y la reflejan en cámaras extremadamente sensibles. Cada imagen permite obtener la dirección de llegada de un fotón gamma, mientras que la calidad de la luz recogida proporciona información sobre su energía. Acumulando las imágenes fotón a fotón, HESS ha podido cartografiar así los objetos astronómicos de rayos gamma.

El centro de nuestra galaxia y los restos de la explosión de una estrella masiva han sido las dos primeras fuentes identificadas en 2003 por los telescopios Cherenkov del HESS, que todavía estaban en fase de prueba.

Posteriormente, tras 2.700 horas de observación, la red HESS exploró nuestra galaxia y descubrió numerosas fuentes y clases de fuentes de rayos gamma, llevando cada vez más lejos el dominio de la astronomía de rayos gamma.

Sus cinco telescopios han permitido identificar exactamente 78 fuentes cósmicas que emiten rayos gamma de muy alta energía (VHE), mucho más que lo conseguido por todos los observatorios del mundo.

Salto de madurez

El catálogo H.E.S.S. Galactic Plane Survey (HGPS) publicado ahora, mucho más consecuente que el publicado en 2006, es el primero con semejante volumen de datos a disposición de la comunidad científica.

Realiza el balance de 15 años de estudios que han permitido caracterizar los tipos de fuentes gamma más abundantes, como las nebulosas de viento de púlsar, y los restos de supernovas, así como efectuar medidas precisas, tanto sobre las fuentes individuales de rayos gamma, como sobre regiones enteras de la Vía Láctea.

El catálogo revela asimismo en detalle los aceleradores de partículas subyacentes bajo estas fuentes y la forma en la que los rayos cósmicos se desplazan a través del medio interestelar y dibujan su entorno.

Por último, detecta la emisión de nuevos tipos de objetos emisores de rayos gamma de muy alta energía, tales como los agujeros negros de masa estelar orbitando en torno a estrellas masivas, y caracteriza la ausencia de emisión de otros tipos de objetos, como las estrellas de desplazamiento rápido.

Según los investigadores, el resultado obtenido es tan exhaustivo que puede decirse que la astronomía de rayos gamma ha alcanzado ya su madurez. La astronomía de rayos gamma es el estudio astronómico del cosmos a través de los rayos gamma (fotones de energía superior a los rayos X).

El conjunto de la comunidad de astronomía gamma prepara ahora la continuidad de HESS con el Cherenkov Telescope Array (CTA), un proyecto de observatorio todavía más sensible que tendrá dos estaciones, una en el hemisferio norte y otra en el hemisferio sur, y que entrará en servicio en la década 2020.

Referencia

​​H.E.S.S. phase-I observations of the plane of the Milky Way. Astronomy & Astrophysics, Vol. 612, April 2018. DOI:https://doi.org/10.1051/0004-6361/201833049 


Martes, 10 de Abril 2018
Redacción T21
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