El corazón de una galaxia emite rayos gamma

Muy pocas galaxias distantes resultan ser salas de parto cósmico. Un gran número de estrellas masivas nacen en los corazones de estas galaxias, para finalmente explotar como supernovas. En los restos que dejan atrás, las partículas se aceleran a energías muy altas. Los astrofísicos han utilizado los telescopios H.E.S.S. para realizar mediciones detalladas de los rayos gamma de la galaxia NGC 253. Como era previsible, estos rayos de alta energía se originan en la región de máxima actividad de supernova cerca del centro.

Esta imagen, tomada con HESS, muestra el corazón del sistema galáctico de NGC 253. La estrella negra marca el centro óptico y los contornos blancos indican la forma de la galaxia. El sistema de telescopios H.E.S.S. percibe el centro de la galaxia como un punto, como muestra la comparación con una fuente puntual artificial simulada en el recuadro ("PSF"). Crédito: Imagen: Colaboración H.E.S.S.

A una distancia de unos doce millones de años luz, NGC 253 es una de nuestras galaxias espiral más cercana fuera del llamado grupo local de nuestra Vía Láctea y sus compañeros. Observaciones en la luz visible, así como en el infrarrojo y en las gamas de frecuencia de radio ya habían demostrado que había una pequeña región en el centro de NGC 253 que dio origen a un número muy elevado de las estrellas. Esta región presenta una densidad muy alta de polvo y gas interestelar.
La gran masa de estrellas nacidas en esta región utiliza su combustible nuclear con relativa rapidez y escalonar en una crisis energética al final de su vida. El núcleo se contrae mientras la estrella se destruye en una explosión final. Tal supernova de repente se enciende hasta ser un millón o incluso millones de veces más brillante que antes. Las partículas cargadas aceleradas a energías muy altas en los restos de esas explosiones reaccionan con el medio circundante o con los campos electromagnéticos para generar quantos gamma de extremadamente alta energía.

Entre 2005 y 2008, los astrofísicos utilizaron el sistema HESS de telescopios en Namibia durante un período de observación total de 119 horas para detectar los rayos gamma a energías por encima de los 220 GeV (miles de millones de electronvoltios). La fuente de estos rayos se encuentra precisamente en el centro óptico de la galaxia NGC 253 y aparece como un punto para Hess. Esto hace que sea la más débil fuente descubierta hasta la fecha en el rango de radiación gamma de muy alta energía.
El flujo de radiación de la región de estallido estelar de NGC 253, medida por HESS, implica una enorme densidad de rayos cósmicos; más de 1.000 veces mayor que en el centro de la Vía Láctea. Por otra parte, la alta densidad del gas hace que la conversión de los rayos cósmicos en rayos gamma sea en torno a un orden de magnitud más eficiente. En consecuencia, la región central de NGC 253 brilla alrededor de cinco veces más en la luz de los rayos gamma que todo el resto de la galaxia.

Telescopios H.E.S.S.
Los cuatro telescopios H.E.S.S., cada uno con un área de espejo de 108 metros cuadrados, observa destellos de luz azulada débiles y extremadamente cortos . Esta denominada radiación de Cherenkov es emitida por una lluvia de partículas creadas cuando quantos gamma de alta energía chocan con moléculas en la atmósfera terrestre. H.E.S.S. significa High Energy Stereoscopic System y ha estado en funcionamiento desde principios de 2004. Desde entonces ha hecho muchos descubrimientos importantes, como la primera imagen astronómica de un remanente de supernova en el rango de la radiación gamma de alta energía, o la detección de galaxias con núcleos activos en la luz de rayos gamma. El quinto, el telescopio más grande que se encuentra actualmente en construcción mejorará significativamente la sensibilidad del sistema y ampliará el rango de energías observables. La colaboración H.E.S.S. bajo la gestión de liderazgo general del Instituto Max Planck de Física Nuclear involucra a más de 150 investigadores de Alemania, Francia, Gran Bretaña, Polonia, República Checa, Irlanda, Austria, Suecia, Armenia, Sudáfrica y Namibia.

Fuente:
• Heart of a galaxy emits gamma rays

Más información en:
• The H.E.S.S. Telescopes
• NGC 253 en LookUP