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(noticias nanowerk) El autor de ciencia ficción Arthur C. Clarke eligió sus propias siete maravillas del mundo en una serie de televisión de la BBC de 1997. El único objeto astronómico que consideró fue SS 433. Ya había llamado la atención a finales de los años 1970 por su emisión de rayos X. Más tarde se descubrió que estaba en el centro de una nebulosa de gas conocida por su forma única que recuerda a estos mamíferos acuáticos. También llamada Nebulosa del Manatí.
SS 433 es un sistema estelar binario en el que un agujero negro con unas diez veces la masa del Sol y una estrella con masa similar pero con un volumen mucho mayor orbitan entre sí en un período de 13 días. El intenso campo gravitacional del agujero negro arranca material de la superficie de la estrella, que se acumula en un disco caliente de gas que alimenta el agujero negro. A medida que la materia cae hacia el agujero negro, dos haces colimados de partículas cargadas (plasma) se disparan perpendicularmente al plano del disco a un cuarto de la velocidad de la luz (ver Figura 1).
![Impresión artística del sistema SS 433, que muestra los chorros a gran escala (azul) y la Nebulosa Manatí circundante (rojo)](https://www.nanowerk.com/news2/space/id64508_1.jpg)
Los chorros de SS433 pueden detectarse en longitudes de onda de radio y rayos X hasta a menos de un año luz de distancia a ambos lados de la estrella binaria central antes de que se vuelvan demasiado débiles para ser vistos. Pero, sorprendentemente, se puede observar que los chorros reaparecen repentinamente como fuentes brillantes de rayos X a unos 75 años luz de distancia de su punto de partida. Las razones de este resurgimiento no se conocen bien desde hace mucho tiempo.
También se observan chorros relativistas similares que emanan de los centros de galaxias activas (por ejemplo, cuásares), aunque estos chorros son mucho más grandes que los chorros galácticos de SS 433. Debido a esta analogía, objetos como SS 433 se clasifican como microcuásares.
Hasta hace poco, nunca se había detectado la emisión de rayos gamma de un microcuásar. Sin embargo, esto cambió en 2018, cuando el Observatorio de rayos gamma Cherenkov de agua a gran altitud (HAWC) logró detectar por primera vez rayos gamma de muy alta energía de los chorros de SS 433. Esto significa que en algún lugar de los chorros las partículas se aceleran a energías extremas. A pesar de décadas de investigación, todavía no está claro cómo y dónde se aceleran las partículas en los chorros astrofísicos.
El estudio de la emisión de rayos gamma de los microcuásares ofrece una ventaja clave: mientras que los chorros de SS 433 son 50 veces más pequeños que los de la galaxia activa más cercana (Centaurus A), SS 433 se encuentra dentro de la Vía Láctea mil veces más cerca de la Tierra. Como resultado, el tamaño aparente de los chorros de SS 433 en el cielo es mucho mayor y, por tanto, sus propiedades son más fáciles de estudiar con la generación actual de telescopios de rayos gamma.
Inspirado por la detección de HAWC, el Observatorio HESS lanzó una campaña de observación del sistema SS 433. Esta campaña dio como resultado aproximadamente 200 horas de datos y evidencia clara de la emisión de rayos gamma de los chorros de SS 433. La resolución angular superior de los telescopios HESS en comparación con mediciones anteriores permitió a los investigadores identificar el origen de la emisión de rayos gamma dentro de los chorros por primera vez. time Times, que condujo a resultados fascinantes:
Si bien no se puede detectar ninguna emisión de rayos gamma desde la región binaria central, la emisión se produce abruptamente en los chorros exteriores a una distancia de unos 75 años luz a cada lado de la binaria, lo que coincide con observaciones previas de rayos X.
Pero lo que más sorprendió a los astrónomos fue un cambio en la posición de la emisión de rayos gamma cuando se observa con diferentes energías.
Los fotones de rayos gamma con las energías más altas, de más de 10 teraelectrones voltios, sólo se detectan en el punto donde los chorros reaparecen repentinamente (ver Fig. 2c). Por el contrario, las regiones que emiten rayos gamma de menor energía aparecen más a lo largo de cada chorro (ver Figura 2).
![Imágenes compuestas de SS 433 que muestran tres rangos diferentes de energía de rayos gamma](https://www.nanowerk.com/news2/space/id64508_2.jpg)
“Esta es la primera observación de una morfología dependiente de la energía en la emisión de rayos gamma de un chorro astrofísico”, señala Laura Olivera-Nieto del Instituto Max Planck de Física Nuclear de Heidelberg, quien dirigió el estudio HESS SS 433 como parte del su tesis doctoral. “Al principio estábamos desconcertados por estos resultados. La concentración de fotones de alta energía en los lugares donde reaparecen los rayos X significa que allí debe tener lugar una aceleración eficiente de las partículas, lo cual no se esperaba”.
Los científicos simularon la dependencia energética observada en la emisión de rayos gamma y pudieron estimar por primera vez la velocidad de los rayos externos. La diferencia entre esta velocidad y la velocidad a la que se disparan los rayos sugiere que el mecanismo que acelera las partículas hacia afuera es un fuerte choque, una transición brusca en las propiedades del medio. La presencia de un choque también sería una explicación natural para la reaparición de los chorros en el rango de los rayos X, ya que los electrones acelerados también producen rayos X.
“Cuando estas partículas rápidas chocan con una partícula ligera (fotón), transfieren parte de su energía y, por lo tanto, generan los fotones gamma de alta energía observados con HESS. Este proceso se llama efecto Compton inverso”, explica Brian Reville, líder del grupo de Teoría Astrofísica del Plasma en el Instituto Max Planck de Física Nuclear de Heidelberg.
«Se ha especulado mucho sobre la aparición de aceleración de partículas en este sistema único; nada más: el resultado del HESS realmente determina la ubicación de la aceleración, la naturaleza de las partículas aceleradas y nos permite estudiar el movimiento de las partículas». «Chorros de gran tamaño salieron disparados del agujero negro», subraya Jim Hinton, director del Instituto Max Planck de Física Nuclear de Heidelberg y jefe del departamento de Astrofísica no térmica.
«Hace apenas unos años, era impensable que las mediciones de rayos gamma desde tierra pudieran proporcionar información sobre la dinámica interna de un sistema de este tipo», añade la coautora Michelle Tsirou, investigadora postdoctoral en DESY Zeuthen.
Sin embargo, no se sabe nada sobre el origen de los temblores en los puntos donde reaparece el avión. “Aún no disponemos de un modelo que pueda explicar todas las propiedades del chorro de forma unificada, ya que esta característica aún no ha sido predicha por ningún modelo”, explica Olivera-Nieto. A continuación le gustaría dedicarse a esta tarea, un objetivo que vale la pena, porque la relativa proximidad de SS 433 a la Tierra ofrece una oportunidad única para estudiar la aparición de la aceleración de partículas en chorros relativistas. Se espera que los resultados puedan transferirse a los chorros miles de veces más grandes de galaxias y quásares activos y ayudar así a resolver los numerosos misterios que rodean el origen de los rayos cósmicos más energéticos.
Referencia: Ciencia“Aceleración y transporte de electrones relativistas en los chorros del microcuásar SS 433”
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