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ASTRONOMÍA. Resuelto el misterio de los orígenes de los rayos gamma del "cielo vacío"

 

Una vista detallada del cielo de rayos gamma. Fuente: Colaboración NASA / DOE / Fermi LAT


Las galaxias formadoras de estrellas son responsables de crear rayos gamma que hasta ahora no se habían asociado con un origen conocido, han confirmado investigadores de la Universidad Nacional Australiana (ANU). Los rayos gamma son una de las formas de luz más energéticas del universo. 

Son emitidos por ciertos procesos radiactivos y eventos cósmicos extremos como supernovas, púlsares y discos de acreción de agujeros negros. Sin embargo, hay algunos que no tienen un origen claro; estos eventos aparecen en parches de cielo vacío. Ahora, los investigadores finalmente han descubierto sus fuentes: galaxias formadoras de estrellas.

Como se informó en la revista Nature , los investigadores modelaron los posibles orígenes del fondo difuso de rayos gamma, que es particularmente evidente en los datos del Telescopio Espacial Fermi de Rayos Gamma de la NASA. Según los investigadores, la emisión debe provenir de galaxias que están experimentando importantes estallidos de formación estelar.

En particular, son los rayos cósmicos, partículas que se mueven cerca de la velocidad de la luz, los que podrían jugar un papel importante en la emisión. Cuando estas partículas chocan con el gas interestelar, liberan rayos gamma, algo que se ve con mucha fuerza en las galaxias formadoras de estrellas.

"Es un hito significativo descubrir finalmente los orígenes de esta emisión de rayos gamma, resolviendo un misterio del universo que los astrónomos han estado tratando de descifrar desde la década de 1960", dijo el Dr. Matt Roth de la Universidad Nacional Australiana (ANU) en un comunicado .

Hay dos fuentes obvias que producen grandes cantidades de rayos gamma que se ven en el universo. Uno, cuando el gas cae en los agujeros negros supermasivos que se encuentran en los centros de todas las galaxias, llamado núcleo galáctico activo (AGN), y el otro asociado con la formación de estrellas en los discos de las galaxias.

El modelado requería una mejor comprensión de cómo los rayos cósmicos se mueven a través del gas interestelar de las galaxias formadoras de estrellas, así como un mejor conocimiento de esas galaxias. Ahí es donde entra en juego el poder del telescopio espacial Hubble de la NASA, que nos permite estimar las masas de las galaxias, así como sus distancias, tamaños físicos y tasas de formación de estrellas.

"Nuestro modelo también se puede utilizar para hacer predicciones de emisión de radio, la radiación electromagnética que tiene una frecuencia similar a la de un radio de automóvil, de galaxias formadoras de estrellas, lo que podría ayudar a los investigadores a comprender más sobre la estructura interna de las galaxias", agregó el Dr. Roth.

Los investigadores de ANU pudieron identificar qué creó estos misteriosos rayos gamma después de obtener una mejor comprensión de cómo los rayos cósmicos —partículas que viajan a velocidades muy cercanas a la velocidad de la luz— se mueven a través del gas entre las estrellas. Los rayos cósmicos son importantes porque crean grandes cantidades de emisión de rayos gamma en las galaxias formadoras de estrellas cuando chocan con el gas interestelar.

Actualmente se está buscando producir mapas del cielo de rayos gamma que puedan usarse para informar las próximas observaciones de rayos gamma de los telescopios de próxima generación. Esto incluye el conjunto de telescopios Cherenkov, en el que participa Australia. Se espera que esta nueva tecnología permita observar muchas más galaxias formadoras de estrellas en rayos gamma de las que podemos detectar con los telescopios de rayos gamma actuales.

El futuro de la astronomía de rayos gamma sigue siendo extremadamente brillante.

Más información: Matt A. Roth et al, The diffuse γ-ray background is dominated by star-forming galaxies, Nature (2021). DOI: 10.1038/s41586-021-03802-x Matt A. Roth et al, The diffuse γ-ray background is dominated by star-forming galaxies, Nature (2021). DOI: 10.1038/s41586-021-03802-x

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