Un equipo internacional de científicos, liderado por investigadores de la Universidad Complutense de Madrid (UCM) y su centro Instituto de Física de Partículas y del Cosmos (IPARCOS), ha presentado el mapa más detallado del cielo en rayos gamma de alta energía. El trabajo se basa en datos recolectados por el Telescopio Espacial de Rayos Gamma Fermi de la NASA.
El nuevo registro, denominado Cuarto Catálogo de Fuentes Duras de Fermi-LAT (4FHL), abarca todo el firmamento en las longitudes de onda más energéticas que Fermi puede captar. Estas abarcan desde 50 gigaelectronvoltios (GeV) hasta 2 teraelectronvoltios (TeV), es decir, entre miles de millones y billones de veces más potentes que la luz visible.
La investigación fue desarrollada en el marco de la colaboración internacional Fermi-LAT y forma parte de la tesis doctoral de Alba Rico, quien codirigió el estudio junto con Alberto Domínguez, investigador de IPARCOS y profesor de la UCM, y Marco Ajello, de la Universidad de Clemson en Carolina del Sur (Estados Unidos).
Los rayos gamma representan la manifestación más extrema de la luz conocida. Mientras que la radiación visible revela principalmente estrellas y galaxias, los rayos gamma se originan en los entornos más violentos del cosmos, donde las partículas alcanzan energías excepcionalmente altas.
El catálogo anterior que cubría el mismo intervalo energético, el 2FHL, contenía 360 fuentes. La nueva versión, en cambio, incluye 673 fuentes, casi el doble. Este incremento se debe fundamentalmente a los 16 años de observaciones continuas de Fermi. Dado que los rayos gamma de estas energías son extremadamente escasos, la vigilancia prolongada permite identificar objetos que en los primeros años del telescopio eran demasiado débiles para ser detectados. A ello se suman mejoras en los algoritmos que reconstruyen la dirección y la energía de cada fotón.
Aproximadamente el 84% de las fuentes del nuevo catálogo corresponden a objetos fuera de la Vía Láctea. La mayoría son blázares, un tipo de galaxia que alberga un agujero negro supermasivo en su centro y genera potentes chorros de partículas y radiación. Cuando uno de esos chorros apunta aproximadamente hacia la Tierra, la fuente se observa con una intensidad particularmente elevada.
El catálogo también incluye 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 distantes y comprender cómo funcionaban los aceleradores de partículas en las épocas tempranas de la historia cósmica.
La Vía Láctea también está representada en el catálogo
Dentro de nuestra galaxia, el 4FHL registra 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 sirven para estudiar explosiones estelares, campos magnéticos intensos y estrellas de neutrones que giran a gran velocidad. En total, 31 fuentes del catálogo están asociadas con fotones de energías superiores a 1 TeV.
El nuevo catálogo también tiende un puente entre las observaciones espaciales y las que realizan los telescopios terrestres de rayos gamma. Fermi examina todo el cielo de manera continua, mientras que instalaciones como H.E.S.S., MAGIC y VERITAS pueden detectar energías aún mayores, pero solo cubren regiones limitadas del firmamento en cada momento. Casi el 80% de las fuentes del 4FHL, es decir 529, aún no han sido detectadas por estos observatorios en tierra. El catálogo ofrece, por tanto, una lista de blancos que podrán ser estudiados con mayor detalle por los observatorios actuales y futuros.
Entre estos futuros instrumentos destaca el Cherenkov Telescope Array Observatory (CTAO), actualmente en construcción, en el que participan investigadores de IPARCOS. El conjunto de telescopios del hemisferio norte se ubicará en el Observatorio del Roque de los Muchachos, en La Palma (Islas Canarias, España), y permitirá observar muchas de estas fuentes a energías aún más elevadas. La instalación en La Palma consolida a España como un punto clave para la próxima generación de astronomía de rayos gamma desde tierra.
Una de las novedades más llamativas del catálogo es la detección de fuentes cuya naturaleza aún se desconoce. 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 figura 4FHL J1729.9-3336, una fuente especialmente energética que no había sido detectada antes en este rango. En su posición se encuentra una fuente de radio brillante, aunque todavía no se ha podido determinar su origen. Las hipótesis incluyen 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 explorar el espacio que hay entre las galaxias. Durante su viaje hacia la Tierra, algunos de los fotones de mayor energía son absorbidos por la luz de fondo extragaláctica, que es la radiación acumulada de todas las estrellas y galaxias formadas a lo largo de la historia del Universo. Al casi duplicar el número de fuentes conocidas por encima de 50 GeV, el 4FHL amplía significativamente la muestra disponible para este tipo de estudios.
Fuente: Infobae