Los telescopios LST-1 y MAGIC del Roque captan la fuente de rayos gamma más distante “jamás observada”
El prototipo del Telescopio de Gran Tamaño (LST-1) de la Red de Telescopios Cherenkov (CTAO por sus siglas en inglés) y los dos telescopios MAGIC situados en el Observatorio del Roque de Los Muchachos, en las cumbres de la Villa de Garafía, han batido el récord de distancia en la detección del origen de destellos cósmicos al captar “las fuentes de rayos gamma de muy alta energía más lejanas jamás observadas”, informa CTAO.
El pasado 15 de agosto, señala CTAO en su web, se dieron a conocer “los resultados extraordinarios de las observaciones de OP 313, el blazar de muy alta energía más distante jamás registrado”. El artículo, publicado en la revista Astronomy & Astrophysics, presenta observaciones “exhaustivas realizadas con el prototipo del Telescopio de Gran Tamaño (LST-1) y los telescopios MAGIC en el Observatorio del Roque de los Muchachos”. Este estudio integral, explica, surge “tras el descubrimiento de la fuente de muy alta energía por el LST-1 en diciembre de 2023, anunciado entonces mediante un Telegrama del Astrónomo (ATel)”. Las observaciones “conjuntas capturaron un flujo de fotones de muy alta energía provenientes de una distancia de aproximadamente ocho mil millones de años luz. Mediante el análisis de estos rayos gamma, los científicos pudieron desvelar información crucial sobre la luz de fondo extragaláctica difusa (EBL) y descifrar los complejos procesos de aceleración de partículas que operan en el interior de la galaxia distante”.
Los blázares, explica, “son núcleos galácticos activos excepcionalmente brillantes, galaxias alimentadas por un agujero negro supermasivo central. OP 313, en particular, se clasifica como un cuásar de radio de espectro plano, un tipo específico de blázar que se encuentra entre los emisores más brillantes y potentes del Universo. Hace unos 11 mil millones de años, el Universo experimentó un período de máxima actividad conocido como el ‘mediodía cósmico’, caracterizado por una intensa tasa de formación de estrellas y galaxias. A medida que este estallido disminuyó y las galaxias comenzaron a madurar, el Universo entró en una fase más tranquila, que aún continúa hoy. Fue durante el comienzo de esta era que OP 313 emitió el potente destello de rayos gamma de muy alta energía que fue detectado por los telescopios LST-1 y MAGIC”.
Añade que “a medida que estos rayos gamma de alta energía viajaban por el cosmos durante ocho mil millones de años (llegando hasta nosotros desde un corrimiento al rojo de z = 0,997), interactuaron con la EBL, un campo persistente de radiación de todas las energías emitida por objetos cósmicos a lo largo de la historia del Universo”. Esta interacción “atenúa la señal de rayos gamma mediante un proceso conocido como ‘producción de pares’. Cuando estos rayos gamma colisionan con la EBL, su energía se transforma en pares de partículas, específicamente un electrón y un positrón. Como resultado, el flujo original de rayos gamma de la fuente cósmica se reduce a lo largo de la vasta distancia que recorre, lo que dificulta su detección. Para ello se requieren instrumentos excepcionalmente sensibles”.
Mediante “el análisis del conjunto de datos combinados de los telescopios LST-1 y MAGIC, junto con datos de menor energía de otras instalaciones, los autores de la publicación obtuvieron restricciones rigurosas sobre la densidad de la radiación de fondo extragaláctica (EBL, por sus siglas en inglés) y caracterizaron la variabilidad del flujo”. Determinaron que “la intensa emisión de rayos gamma era impulsada por una densa población de electrones relativistas”. En este “denominado ‘escenario leptónico’, los electrones se aceleraban a velocidades cercanas a la de la luz dentro de un enorme chorro de plasma lanzado por el agujero negro supermasivo central de OP 313. Al colisionar con la luz de menor energía que rodea al agujero negro, los electrones transfieren parte de su inmensa energía a los fotones, impulsándolos hasta convertirlos en rayos gamma de muy alta energía. En definitiva, estos hallazgos representan un importante avance en la comprensión de los mecanismos internos de los cuásares de radio de espectro plano”.
El LST-1 “es el prototipo de los Telescopios de Gran Tamaño (LST), que actualmente se encuentran en fase de puesta en marcha en el sitio CTAO-North en La Palma”. El descubrimiento del blazar de “muy alta energía más distante durante esta fase de pruebas es una clara demostración del excelente rendimiento del telescopio y de su prometedor futuro”. El 15 de octubre de este año, señala, la Colaboración LST inaugurará en La Palma el subconjunto completo de telescopios LST, que incluye tres telescopios adicionales. Con la misión de “reducir la sensibilidad a bajas energías del CTAO hasta los 20 GeV, las futuras observaciones de los LST permitirán ampliar con éxito el horizonte de rayos gamma, lo que posibilitará a los investigadores observar radiación extrema a distancias nunca antes alcanzadas”.
La Colaboración CTAO LST “es un Contribuyente en Especie (IKC) para la CTAO, encargada de la construcción de los Telescopios de Gran Tamaño (LST). La colaboración está integrada por más de 500 científicos e ingenieros de 25 instituciones en 11 países: Brasil, Bulgaria, Croacia, República Checa, Francia, Alemania, Italia, Japón, Polonia, España y Suiza”.