Los datos de Fermi invalidan una explicación popular sobre el fondo de rayos gamma extragalácticos. Los jets de las galaxias activas sólo desempeñan un papel menor en la producción de la emisión. Crédito: NASA / DOE / Fermi LAT Colaboración."Las galaxias activas pueden explicar menos del 30 por ciento del fondo de rayos gamma extragalácticasde que ve el Fermi", dijo Marco Ajello, un astrofísico en el Instituto Kavli para Astrofísica de Partículas y Cosmología (KIPAC), situado junto al SLAC National Accelerator Laboratory y la Universidad de Stanford, en California "Eso deja mucho espacio para el descubrimiento científico, como descifrar qué otra cosa puede ser responsable".
Ajello presentó sus resultados el martes, en una reunión de la Division Astrofisica de Alta Energía de la Sociedad Astronómica Americana en Waikoloa, Hawaii.
El cielo resplandece en rayos gamma, incluso lejos de las fuentes luminosas, como los pulsares y las nubes de gas dentro de nuestra galaxia, la Vía Láctea o las galaxias activas más luminosas. Según la explicación convencional, este fondo representa el brillo de las emisiones acumuladas de un gran número de galaxias activas que son simplemente demasiado débiles y demasiado distantes para ser resueltas como fuentes de rayos gamma discretas.
"Gracias a Fermi, ahora sabemos con certeza que este no es el caso", dijo Ajello. Un documento sobre las conclusiones se ha presentado a The Astrophysical Journal.
Las galaxias activas poseen agujeros negros centrales que contienen millones y millones de veces la masa del sol. Como la materia cae hacia el agujero negro, algunos de ellos la redirige en chorros de partículas que viajan a velocidades cercanas a la de la luz.
Estas partículas pueden producir los rayos gamma de dos maneras diferentes. Cuando uno de ellos golpea un fotón de luz visible o infrarroja, el fotón puede obtener energía y convertirse en un rayo gamma. Si una de las partículas del chorro golpea el núcleo de un átomo de gas, la colisión puede crear brevemente una partícula denominada pión, que luego decae rápidamente en un par de rayos gamma.
Lanzado el 11 de junio de 2008, el Telescopio Espacial Fermi de Rayos Gamma cartografía continuamente el cielo de rayos gamma. La misión es una colaboración entre la astrofísica y la física de partículas, desarrollado en colaboración con la NASA y el Departamento de Energía de Estados Unidos, incluyendo las importantes contribuciones de instituciones académicas y socios en Francia, Alemania, Italia, Japón, Suecia y los Estados Unidos.
Este punto de vista del cielo de rayos gamma se construye a partir de un año de observaciones del Telescopio de Area Amplia (LAT) de Fermi. El color azul incluye el fondo de rayos gamma extragalácticos. El mapa muestra la tasa a la que el LAT detecta rayos gamma con energías superiores a 300 millones de electrón-voltios -unos 120 millones de veces la energía de la luz visible- de diferentes direcciones del cielo. Los colores más brillantes representan tasas más altas. Crédito: Colaboración NASA / DOE / Fermi LAT.El equipo analizó los datos adquiridos por el Telescopio de Area Amplia (LAT) de Fermi durante el primer año del observatorio en el espacio. El primer desafío fue la eliminación de las emisiones de nuestra propia galaxia.
"El fondo extragaláctico es muy débil, y es fácil de confundir con la emisión luminosa de la Vía Láctea", dijo Markus Ackermann, otro miembro del equipo de LAT de Fermi en KIPAC, que dirigió el estudio de las mediciones. "Hemos hecho un trabajo muy cuidadoso en separar los dos componentes para determinar el nivel absoluto del fondo".
Un documento separado que describe la medición de fondo aparecerá en la edición del 12 de marzo de la revista Physical Review Letters.
Ajello y sus colegas compararon las emisiones procedentes de galaxias activas que Fermi ha detectado directamente contra el número necesario para producir el fondo extragaláctico observado. Entre las energías de 0,1 y 100 mil millones de electrón-voltios (GeV) -o alrededor de 100 millones a 30 mil millones de veces la energía de la luz visible- las galaxias activas resultan ser sólo jugadores menores de edad.
Así que, ¿qué más puede contribuir al fondo de rayos gamma extragalácticos? "La aceleración de partículas produciéndose en galaxias formadoras de estrellas normales es un contendiente fuerte", explicó Ackermann. "Así, es la aceleración de partículas durante el ensamblaje final de la estructura a gran escala que observamos hoy, por ejemplo, donde los cúmulos de galaxias se fusionan juntos."
Y siempre hay materia oscura, la misteriosa sustancia que no produce ni oscurece la luz, pero cuya gravedad acorrala la materia normal. "La materia oscura puede ser un tipo de partícula subatómica aún desconocida. Si eso es cierto, las partículas de materia oscura pueden interactuar entre sí de una manera que produce rayos gamma", agregó Ajello.
La mejora del análisis y la exposición adicional del cielo permitirá al equipo de Fermi hacer frente a estas posibles contribuciones. Por ahora, sin embargo, lo mejor que puede decirse acerca del fondo de rayos gamma extragalácticos es: Aquí hay dragones.
Traducción libre de:
NASA's Fermi Probes "Dragons" of the Gamma-ray Sky
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