El telescopio Fermi observa en el interior de un micro-quásar

Micro-quásar Cygnus-X3
En Cygnus X-3, un disco de acreción que rodea un agujero negro o estrellas de neutrones orbita cerca de una estrella masiva caliente. Los rayos gamma (en púrpura en esta ilustración) surgen probablemente cuando los electrones de movimiento rápido por encima y debajo del disco colisionan con la luz ultravioleta de la estrella. Fermi ve más de esta emisión cuando el disco está en el lado más lejano de su órbita. Crédito: Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA

El Telescopio Espacial de Rayos Gamma Fermi de la NASA ha hecho la primera detección inequívoca de rayos gamma de alta energía procedente de un enigmático sistema binario conocido como Cygnus X-3. El sistema empareja a una estrella masiva caliente con un objeto compacto – una estrella de neutrones o un agujero negro – que expulsan chorros de materia emisores de radio al espacio a más de la mitad de la velocidad de la luz.

Los astrónomos llaman a estos sistemas microquásares. Sus propiedades – potentes emisiones a lo largo de un amplio rango de longitudes de onda, rápidos cambios de brillo, y chorros de radio – recuerdan a versiones en miniatura de las versiones de galaxias lejanas (llamadas quásares y blázars) cuyas emisiones se cree que están alimentadas por enormes agujeros negros.

“Cygnus X-3 es un auténtico microquásar y es el primero para el cual podemos demostrar una emisión de rayos gamma de alta energía”, dijo Stéphane Corbel en la Universidad de París Diderot en Francia.

El sistema, detectado por primera vez en 1966 como una de las fuentes de rayos-X más potentes del cielo, también fue una de las primeras fuentes de rayos gamma. Los esfuerzos por confirmar esas observaciones ayudaron a espolear el desarrollo de detectores de rayos gamma mejorados, un legado que culmina en el Telescopio de Gran Área (LAT) a bordo de Fermi.

En el centro de Cygnus X-3 hay una estrella masiva Wolf-Rayet. Con una temperatura superficial de 100 000 grados C, o aproximadamente 17 veces más caliente que el Sol, la estrella está tan caliente que su masa se filtra al espacio en forma de un potente flujo externo conocido como viento estelar. “En apenas 100 000 años, este denso y rápido viento elimina tanta masa de la estrella Wolf-Rayet como la que contiene nuestro Sol”, dijo Robin Corbet de la Universidad de Maryland, en el condado de Baltimore.

Cada 4,8 horas,una compacta compañera incrustada en un disco de gas caliente gira alrededor de la estrella. “Este objeto es probablemente un agujero negro, pero aún no podemos descartar que sea una estrella de neutrones”, señala Corbet.

El LAT de Fermi detectó cambios en la emisión de rayos gamma de Cygnus X-3 relacionados con el movimiento orbital de 4,8 horas de la compañera. La emisión de rayos gamma más brillante tiene lugar cuando el disco está en el lado más alejado de su órbita. “Esto sugiere que los rayos gamma surgen de las interacciones entre los electrones de movimiento rápido por encima y por debajo del disco y la luz ultravioleta de la estrella”, explica Corbel.

Cuando los fotones ultravioleta impactan en partículas que se mueven a una apreciable fracción de la velocidad de la luz, los fotones ganan energía y se convierten en rayos gamma. “El proceso funciona mejor cuando un electrón energético que ya está en camino hacia la Tierra sufre una colisión frontal con un fotón ultravioleta”, añade Guillaume Dubus del Laboratorio de Astrofísica en Grenoble, France. “Y esto ocurre más a menudo cuando el disco está en el lado más lejano de su órbita”.

A través de procesos que no se comprenden por completo, parte del gas cae al objeto compacto de Cygnus X-3 en lugar de salir hacia fuera en un par de estrechos chorros dirigidos en sentidos opuestos. Las observaciones de radio midieron el movimiento del gas dentro de estos chorros en más de la mitad de la velocidad de la luz.

Entre el 11 de octubre y el 20 de diciembre de 2008, y de nuevo entre el 8 de junio y el 2 de agosto de 2009, Cygnus X-3 estuvo inusualmente activo. El equipo encontró que los estallidos en la emisión de rayos gamma del sistema venían precedidos de una llamarada en el chorro de radio aproximadamente en cinco días, sugiriendo sólidamente una relación entre ambos.

Los hallazgos, publicados hoy en la edición electrónica de Science, proporcionarán una nueva visión de cómo se aceleran las partículas de alta energía y cómo se mueven en los chorros.


Autor: Francis Reddy
Fecha Original: 26 de noviembre de 2009
Enlace Original

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Comments (3)

  1. kike

    Tanto los agujeros negros como las estrellas de neutrones suelen tener mucha más masa que cualquier otra estrella, y de hecho el a.n se “traga” a la incauta que se acerca demasiado; por eso no acabo de comprender que en este caso el a.n. o la estrella de neutrones esté orbitando a la Wolf Rayet, ya que eso parece indicar que la segúnda tiene más masa, supongo que se deberá a que el cuerpo que sea debe ser bastante pequeño; pero sabemos que una estrella de neutrones, pese a su reducido tamaño tiene una densidad bestial, y no digamos el a.n.; total que no lo entiendo.

    • El Perillas

      Ten en cuenta que el an o la estrella de neutrones orbita una estrella masiva, mientras que lo único necesario para la formación de una estrella de neutrones es superar el límite de Chandrasekhar , que es de 1.44 masas solares para según que condiciones. Un an o una estrella de neutrones no tiene por qué ser más masivos que una estrella. Para ver el por que te remito a artículos sobre formación estelar, hay uno que lo explica muy bien en http://palabrasconciencia.blogspot.com/2009/05/como-nacen-y-mueren-las-estrellas-i.html tiene dos partes.
      Un saludo.

  2. Hablar aquí de nuestra enorme ignorancia sobre los muchos secretos que el Universo nos esconde, por sabido, no tiene objeto, y, sin embargo, también ha quedado claro que, cada día, desvelamos algunos de esos innumerables secretos como lo demuestran el sin fin de misiones de todo tipo que en los últimos 10 años han sido puestas en marcha hacia el espacio para saber lo que en él ocurre.

    El Fermi es otro proyecto que se ha sumado a esos otros muchos que nos facilitan datos e información valiosa para desentrañar esos misterios y tener respuestas a muchas preguntas que no han podido ser contestadas. Fermi nos revela imágenes de las primeras observaciones y el telescopio espacial nos dirá dónde están las fuentes de rayos gamma.

    El telescopio más nuevo de la NASA, anteriormente conocido como GLAST, una vez que pasó exitosamente su verificación orbital, comenzó una misión destinada a explorar el violento e impredecible universo de los rayos gamma.

    El telescopio comenzó la misión con un nuevo nombre. La NASA decidió que a GLAST se le asignara un nuevo nombre: Telescopio Espacial de Rayos Gamma Fermi, en honor al profesor Enrico Fermi (1901 – 1954), un pionero en el campo de la física de alta energía.

    Enrico Fermi fue la primera persona que sugirió la forma en la cual las partículas cósmicas podrían ser aceleradas a grandes velocidades. Su teoría proporciona los fundamentos para entender el nuevo fenómeno que su telescopio homónimo descubrirá.

    Los científicos esperan que Fermi, mediante la observación de rayos gamma energéticos, descubra muchos nuevos pulsares, revele el funcionamiento de los agujeros negros súper masivos y ayude a los físicos a buscar nuevas leyes de la naturaleza.

    Durante dos meses después del despegue de la nave espacial, el 11 de junio de 2008, los científicos pusieron a prueba y calibraron sus dos instrumentos, el Telescopio de Gran Área (LAT, por su sigla en idioma inglés) y el Monitor de Destellos del GLAST (GBM, por su sigla en idioma inglés).

    Como ya ha sucedido, el equipo del Telescopio Espacial de Gran Área nos ha podido mostrar algunas imagenes del cielo donde se aprecia el gas brillante de la Vía Láctea, pulsares parpadeantes y una brillante galaxia ubicada a miles de millones de años luz. El mapa creado combina 95 horas de las primeras observaciones llevadas a cabo por el instrumento.

    Se tardó varios años para crear una imagen similar, producida por el ahora desaparecido Observatorio de Rayos Gamma Compton. Con la sensibilidad superior de Fermi, seguramente surgirán nuevos descubrimientos, tales como los que aquí se comentan.

    El Telescopio Espacial de Gran Área de Fermi explora el cielo completo cada tres horas cuando funciona bajo el “modo de reconocimiento”, tarea que ocupa la mayor parte del tiempo de observación del telescopio durante su primer año de operaciones. Las fotografías instantáneas permiten a los científicos monitorear cambios rápidos en las características del violento universo de rayos gamma. El telescopio es sensible a los fotones con energías que varían en un rango de 20 MeV (Megaelectronvoltios) hasta por encima de 300 GeV (Gigaelectronvoltios). El límite más alto de este rango, el cual corresponde a energías que son 5 millones de veces más grandes que los rayos X dentales, está muy poco explorado.

    El instrumento secundario de la nave espacial, el GBM, identificó 31 explosiones conocidas como erupciones de rayos gamma solamente durante su primer mes de operaciones. Estas explosiones de alta energía ocurren cuando las estrellas masivas mueren o cuando las estrellas de neutrones que están orbitando se mueven juntas en forma de espiral y se fusionan (Kike decía algo por ahí arriba).

    El GBM es sensible a rayos gamma menos energéticos que el Telescopio Espacial de Gran Área, lo cual ofrece una visión complementaria del extenso espectro de rayos gamma. Trabajando juntos, los dos instrumentos pueden finalmente desentrañar algunas de las muchas fuentes de rayos Gamma que exisdten en nuestro Universo.

    Esperemos futuros hallazgos en la seguridad de que, nos daremos de cara con alguna gran sorpresa.

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