Primer hallazgo científico del telescopio prototipo LST-1 del Roque: descubre el núcleo galáctico activo más lejano a muy altas energías

El telescopio LST-1, el prototipo de gran tamaño de la Red  de Telescopios Cherenkov (CTA por sus siglas en inglés), situado en el Observatorio del Roque de Los Muchachos, en la cumbres de Garafía, ha descubierto “el Núcleo Galáctico Activo (AGN) más lejano a muy altas energías”, informa el citado consorcio internacional 

El  pasado 15 de diciembre, indica en una nota de prensa, la colaboración de Telescopios de Gran Tamaño (LST por sus siglas en inglés) anunció a través de “un Telegrama de Astrónomos (ATel) la detección de la fuente OP 313 a muy altas energías con el LST-1”.  Señala que “aunque se conocía OP 313 a energías más bajas, nunca se había detectado por encima de los 100 GeV (Gigaelectronvoltios), lo que hace que este sea el primer descubrimiento científico del LST-1”. Con estos resultados, destaca, “OP 313 se convierte en el Núcleo Galáctico Activo más distante jamás detectado por un telescopio Cherenkov, lo que demuestra una vez más el rendimiento excepcional del prototipo del LST mientras sigue su puesta en marcha la CTAO-Norte” en Observatorio Astronómico de La Palma.

El LST-1 fue inaugurado el 10 de octubre de 2018 y registró la primera luz en la noche del 14 al 15 de diciembre de ese mismo año.

La fuente OP 313, explica, “es lo que se conoce como un Cuásar de Radio de Espectro Plano o FSRQ (Flat Spectrum Radio Quasar), un tipo de AGN. Se trata de objetos muy luminosos que se encuentran en los centros de algunas galaxias, donde un agujero negro supermasivo devora material de su entorno, creando potentes discos de acreción y chorros de luz y partículas relativistas”.

El LST-1, añade, “observó esta fuente entre el 10 y el 14 de diciembre, tras recibir una alerta del satélite Fermi-LAT que mostraba una actividad inusualmente alta en el rango de rayos gamma de baja energía, confirmada también en el rango óptico con diferentes instrumentos”.   Apunta que “con solo cuatro días de datos, la Colaboración LST pudo detectar la fuente por encima de los 100 Gigaelectronvoltios (GeV), un nivel de energía mil millones de veces mayor que la luz visible que los humanos pueden percibir”.

Destaca que “solo se conocen nueve cuásares a muy altas energías, y OP 313 es ahora el décimo. En general, los cuásares son más difíciles de detectar que otros tipos de AGN a energías muy altas. Esto se debe no solo a que el brillo de su disco de acreción debilita la emisión de rayos gamma, sino a que están más lejos. En este caso, OP 313 se encuentra a un corrimiento al rojo de 0,997 u ~8 mil millones de años luz de distancia, lo que lo convierte en el AGN más distante y la segunda fuente más distante jamás detectada a muy altas energías”.

Indica que “cuanto más distante es la fuente, más difícil es observarla a energías muy altas debido a la llamada Luz de Fondo Extragaláctica o EBL (conocida así por sus siglas en inglés)”. La EBL, subraya, “es el conjunto de luz emitida por todos los objetos fuera de la Vía Láctea que se expande a través de múltiples longitudes de onda, desde luz visible, infrarroja y ultravioleta. La EBL interactúa con rayos gamma de muy alta energía, atenuando su flujo y, por tanto, dificultando su observación”.

Las características del LST-1, “con una sensibilidad optimizada para el rango de baja energía del CTAO, entre 20 y 150 GeV, donde los rayos gamma se ven menos afectados por la EBL, permitieron a la Colaboración LST ampliar el estudio de esta fuente a decenas de GeV por primera vez”.

La Colaboración LST “seguirá observando esta fuente con el LST-1 para ampliar el conjunto de datos y, así, obtener un análisis más preciso que permita a los científicos mejorar su comprensión de la EBL, estudiar los campos magnéticos dentro de este tipo de fuentes o profundizar en física intergaláctica fundamental”.

Observación de rayos gamma de muy alta energía

El LST-1, el prototipo de los cuatro telescopios de gran tamaño (Large Size Telescopes), forma parte de la Red de Telescopios Cherenkov. Esta red estará dedicada a la observación de rayos gamma de muy alta energía y constará de más de 100 telescopios, de tres tamaños diferentes, localizados en los dos hemisferios. En el complejo científico ubicado en las cumbres de Garafía (hemisferio norte) se instalarán 19 (cuatro de gran tamaño y 15 telescopios de tamaño mediano, MST por su siglas en inglés). El resto se emplazará en Chile (hemisferio sur).

Los LST, con un espejo de 23 metros de diámetro, son los telescopios más grandes de la red CTA. El LST-1 es el prototipo de los 4 telescopios de este tipo que se instalarán en el observatorio del hemisferio norte, situado en el Roque de Los Muchachos (ORM), y estarán rodeados de varios telescopios de 12 metros de diámetro o Medium Size Telescopes (MST). En el observatorio sur, en Chile, además de estos dos tipos de telescopios, se instalará un tercer tipo de 6 metros de diámetro denominados Small Size Telescopes (SST). En conjunto, “CTA podrá detectar, con una precisión y sensibilidad sin precedentes, rayos gamma en un amplio rango de energías, lo que proporcionará una visión completamente nueva del cielo”, indicó el Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) en una nota de prensa.

El LST-1, explicó el IAC, tiene una superficie reflectante de 400 metros cuadrados (m2) sostenida por una estructura de tubos de fibra de carbono y de acero. Mide 45 metros de alto y pesa alrededor de 100 toneladas. Sin embargo, señaló, “es extremadamente ágil, con la capacidad de reposicionarse en 20 segundos para capturar señales de estallidos de rayos gamma (o GRBs por sus siglas en inglés). En general, los rayos gamma de muy alta energía que detectarán los LSTs proceden de objetos distantes más allá de nuestra galaxia, como los núcleos activos de galaxia o agujeros negros supermasivos”.