Descubierto el núcleo galáctico activo más distante a muy altas energías
La Colaboración Large-Sized Telescope (LST) ha anunciado la detección de la fuente OP 313 —un cuásar de radio de espectro plano— a muy altas energías.
Por el Cherenkov Telescope Array
El LST-1 durante unas observaciones en el Cherenkov Telescope Array Observatory (CTAO) del Norte, en La Palma (España). Crédito: CTAO gGmbH.
El pasado 15 de diciembre, la Colaboración Large-Sized Telescope (LST) , cuyo prototipo LST-1 opera en la isla de La Palma, anunció la detección de la fuente OP 313 a muy altas energías. Aunque se conocía OP 313 a energías más bajas, nunca se había detectado por encima de los 100 GeV, lo que hace que este sea el primer descubrimiento científico del LST-1.
Con estos resultados, OP 313 se convierte en el núcleo galáctico activo (AGN, por sus siglas en inglés) más distante jamás detectado por un telescopio Cherenkov. Esto demuestra una vez más el rendimiento excepcional del prototipo del LST mientras sigue su puesta en marcha en CTAO-Norte (CTAO) en la isla de La Palma (España).
Recordemos que el Cherenkov Telescope Array o CTA es un proyecto científico que propone la construcción de un detector de rayos gamma de muy alta energía de nueva generación en el rango de energía de decenas de GeV a más de 100 TeV. El Large-Sized Telescope (LST) es uno de los tres tipos de telescopios que se construirán para cubrir todo el rango de energía del CTAO (20 GeV - 300 TeV).
El CTA será el primer observatorio terrestre de rayos gamma abierto a la comunidad científica y el instrumento más grande y sensible del mundo para la exploración del universo a altas energías. La precisión incomparable y el amplio rango de energía (20 GeV-300 TeV) del CTAO proporcionarán conocimientos novedosos sobre los eventos más extremos y poderosos del Cosmos, abordando cuestiones dentro y fuera de la astrofísica que se enmarcan en tres temas principales: comprender el origen y el papel de las partículas cósmicas relativistas, estudiar los entornos extremos, como agujeros negros y estrellas de neutrones, y explorar fronteras en la física, caso de la naturaleza de la materia oscura.
La Configuración Alfa aprobada para el CTAO incluye cuatro LST dispuestos en el centro del conjunto del hemisferio norte. Un plan de mejora de dicho diseño prevé también dos LST en el sur, que cuentan ya con financiación. Estos telescopios están optimizados para cubrir la sensibilidad de baja energía entre 20 y 150 GeV. Cada LST es un telescopio gigante de 23 metros de diámetro con un área de espejo de unos 400 metros cuadrados y una cámara pixelada formada por 1855 sensores de luz capaces de detectar fotones individuales con alta eficiencia.
Un nivel de energía mil millones de veces mayor que la luz visible que los humanos pueden percibir.
OP 313 es lo que se conoce como un cuásar de radio de espectro plano o FSRQ (Flat Spectrum Radio Quasar), un tipo de núcleo galáctico activo. 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. Esto crea potentes discos de acreción y chorros de luz y partículas relativistas.
El LST-1 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. 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.
Dentro del disco de acreción de una joven estrella. lustración de lo que podría estar ocurriendo tras el grueso disco de polvo que rodea a la joven estrella de tipo solar V1647 Ori. Crédito:
C. Carreau / ESA
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 o unos 8.000 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. 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 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 hasta infrarroja y ultravioleta. La EBL interactúa con rayos gamma de muy alta energía, lo que atenúa 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.
De este modo, los astrónomos podrán 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.
¿Cómo explorará el Cherenkov Telescope Array el comos a las energías más altas? Esta animación te lleva a través de todo el proceso - desde la emisión de rayos gamma en poderosas fuentes cósmicas y la captura de la luz Cherenkov por CTA desde la Tierra, hasta el análisis de datos y el descubrimiento de los secretos del universo.
Información facilitada por el Cherenkov Telescope Array
