Los microcáusares pequeños también aceleran partículas eficientemente

Por primera vez se ha observado aceleración de partículas eficiente en chorros de materia emitidos por microcuásares que contienen estrellas de baja masa, los más abundantes en el cosmos.

Este hallazgo, publicado por un equipo internacional de astrofísicos en The Astrophysical Journal Letters, tiene un impacto significativo en la interpretación de la abundancia de rayos gamma en el universo y en la contribución estimada de los microcuásares al contenido de rayos cósmicos de nuestra galaxia.

Los microcuásares son sistemas compuestos por un agujero negro de masa estelar y una estrella "normal"

Nuestro planeta natal es bombardeado constantemente con partículas del espacio exterior. Y aunque estamos más familiarizados con los meteoritos rocosos que se originan en nuestro sistema solar y que crean fascinantes estrellas fugaces en el cielo nocturno, son las partículas más pequeñas las que ayudan a los científicos a comprender la naturaleza del universo. Las partículas subatómicas, como los electrones o los protones, que llegan del espacio interestelar y más allá son una de las partículas más rápidas conocidas en el universo y se conocen como rayos cósmicos.

Los orígenes y los mecanismos de aceleración de las más energéticas de estas partículas cósmicas siguen siendo uno de los mayores misterios de la astrofísica. Los flujos de materia de rápido movimiento (o "chorros") lanzados desde los agujeros negros serían un sitio ideal para la aceleración de partículas, pero los detalles sobre cómo y bajo qué condiciones pueden ocurrir los procesos de aceleración no están claros. Los chorros más potentes dentro de nuestra galaxia se producen en microcuásares: sistemas compuestos por un agujero negro de masa estelar y una estrella "normal". La pareja orbita entre sí y, una vez que están lo suficientemente cerca, el agujero negro comienza a tragarse lentamente a su compañero. Como resultado, se lanzaron chorros desde la región cercana al agujero negro.

En los últimos años ha habido cada vez más pruebas de que los chorros de microcuásares son aceleradores de partículas eficientes. Sin embargo, no está claro cuánto contribuyen, como grupo, a la cantidad total de rayos cósmicos en la galaxia. La respuesta a esta pregunta requiere comprender si todos los microcuásares son capaces de acelerar partículas o sólo unos pocos afortunados.

Los microcuásares suelen clasificarse, dependiendo de la masa de la estrella del sistema, en sistemas de "baja masa" o de "alta masa", siendo los sistemas de menor masa mucho más abundantes. Sin embargo, hasta ahora sólo se habían encontrado pruebas de aceleración de partículas para sistemas de alta masa. Por ejemplo, el microcuásar SS 433, que recientemente se reveló como uno de los aceleradores de partículas más potentes de la galaxia, contiene una estrella con una masa aproximadamente diez veces mayor que la del Sol. Por consiguiente, se creía generalmente que los microcuásares de baja masa no eran lo suficientemente potentes para producir rayos gamma.

DATOS DE 16 AÑOS TOMADOS POR EL TELESCOPIO LAT

La Dra. Laura Olivera-Nieto, del Max-Planck-Institut für Kernphysik de Heidelberg (Alemania) y el Dr. Guillem Martí-Devesa, de la Università di Trieste (Italia), han hecho un descubrimiento que sacude este paradigma.

Utilizaron 16 años de datos del detector Large Area Telescope a bordo del satélite Fermi de la NASA para revelar una débil señal de rayos gamma consistente con la posición de GRS 1915+105, un microcuásar con una estrella más pequeña que el Sol. Se mide que la señal de rayos gamma tiene energías superiores a 10 GeV, lo que indica que el sistema podría acelerar partículas a energías aún mayores, según un comunicado del Instituo Max Planck.

Las observaciones favorecen un escenario en el que los protones se aceleran en los chorros, después de lo cual escapan e interactúan con el gas cercano para producir fotones de rayos gamma. En el artículo también utilizan datos del radiotelescopio Nobeyama de 45 metros en Japón, que indican que hay suficiente material gaseoso alrededor de la fuente para este escenario.