Nebulosas energizadas, origen de rayos gamma

Resultados recientes del Laboratorio Nacional HAWC (siglas en inglés de High Altitude Water Cherenkov), diseñado para detectar rayos gamma y rayos cósmicos en el rango de energía de Tera electrón-Volts (TeV), encontraron que los rayos gamma (los más energéticos del universo) se originan en nebulosas energizadas por un tipo de estrellas de neutrones llamadas pulsares.

El trabajo en el que participan investigadores del Instituto de Física (IF) de la UNAM, fue últimamente publicado en la revista Astrophysical Journal Letters.

“Es un estudio que hemos realizado con datos de más de tres años del HAWC, que mide rayos gamma que nos llegan del universo, y se ha concentrado en cuáles son las fuentes que tienen rayos gamma de las más altas energías”, afirmó Andrés Sandoval Espinosa, experto del IF y líder del grupo mexicano en esa colaboración internacional.

Explicó que esas fuentes tienen de 50 a 200 TeV de energía. “Hay nueve que están asociadas a pulsares, regiones donde hay una estrella de neutrones que está generando muy rápido campos magnéticos muy altos. En estas zonas se aceleran partículas (quizá electrones y positrones) a las más altas energías de rayos cósmicos, y esto produce rayos gamma, que son los que observamos”.

En la investigación se buscaron pulsares que emiten mucha energía. “Al estar girando sus campos magnéticos producen demasiada energía. Seleccionamos 20 pulsares, de ellos 10 cayeron dentro del campo de visión del HAWC y nueve están asociados a pulsares. Encontramos que estas regiones donde estaban los pulsares tienen rayos gamma de mucho más alta energía, y que hay estas fuentes muy poderosas en nuestra galaxia”, señaló.

Durante mucho tiempo se había buscado dónde se encuentran estos aceleradores de nuestra galaxia, y ahora los físicos tienen indicaciones de que sí se aceleran a muy altas energías, aseguró el investigador.

Pulsares

Las estrellas tienen cierto tipo de evolución (nacen, se desarrollan, envejecen y mueren) y un pulsar es una de las últimas etapas de la vida de una estrella, indicó Hermes León Vargas, también especialista del IF.

“Que la estrella se convierta en un pulsar depende de que tenga mucha masa, expulsa una parte de su materia y lo que queda en el núcleo y estaba dentro se convierte en un pulsar, un objeto compacto que está rotando muy rápidamente y tienen emisión de luz o pulso a través de un eje”, detalló.

Las partículas de muy alta energía se difunden alrededor del pulsar y chocan con materia interestelar de la que emitió la estrella al morir, y en las nebulosas de gas y polvo es donde chocan y producen estos rayos gamma, añadió León Vargas.

Una de las propiedades del HAWC es que puede medir rayos gamma de las más altas energías que no se habían podido detectar anteriormente. “Capta cascadas atmosféricas de rayos gamma que llegan a la Tierra y para ello el equipo tiene 20 mil metros cuadrados de detectores de agua. Cuando esas cascadas entran en el agua las partículas viajan a la velocidad de la luz, pero la luz dentro del agua va 30 por ciento más lento, entonces las partículas van más rápido que la luz en ese medio y esto hace que emitan una radiación llamada de Cherenkov”, expuso Sandoval Espinosa.

El descubrimiento de que las nebulosas que rodean a los pulsares más poderosos emiten rayos gamma de ultra alta energía podría impulsar el conocimiento actual sobre el origen galáctico de esta radiación.

El observatorio HAWC es un laboratorio nacional del Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología, está formado por un arreglo de 300 grandes detectores de luz Cherenkov que se encuentran en las faldas del volcán Sierra Negra, en el estado de Puebla, donde la gran elevación ofrece buenas condiciones para observar rayos gamma.