Els telescopis MAGIC detecten l’emissió de raigs gamma més distant a data d’avui

08/11/2016

En un estudi publicat el divendres passat a la revista Astronomy & Astrophysics, científics de la col·laboració internacional dels telescopis MAGIC (Major Atmospheric Gamma Imaging Cherenkov Telescope), amb participació de la UAB i l’IFAE, ubicats a l’Observatori del Roque de los Muchachos a l’illa de La Palma, han anunciat el descobriment de l’emissió de raigs gamma més distant a data d’avui. Ha estat possible gràcies a la lent gravitatòria originada per una galàxia molt massiva entre el quàsar i la Terra, que va “repetir” la llum produïda per la font.

Quan té lloc aquest fenomen, predit per la teoria de la Relativitat General d’Einstein, la llum es desvia quan passa prop d’un objecte molt massiu. Per a un observador distant, la massa concentra la llum com una lent gegant, resultant una imatge molt més brillant, encara que distorsionada, de la font i permetent veure objectes llunyans que d’una altra manera podrien ser massa dèbils per a ser detectats. Igual que en una lent, la llum pot travessar-la seguint camins lleugerament diferents. A escales còsmiques, això vol dir que els fotons que viatgen al llarg de cada una d’aquestes línies de visió arriben en moments lleugerament diferents. A més, si la font és variable, la llum guarda la informació del moment en el qual és emesa i, quan arriba a la Terra milions d’anys després, es veurà com era l’objecte en aquell precís moment. Segons la teoria, aquest fet no hauria de dependre de l’energia dels fotons i això fa que aquestes observacions siguin especialment importants.

QSO B0218 + 357 és un quàsar, un objecte molt compacte i energètic, associat a un forat negre supermassiu en el nucli d’una galàxia. Fa més de 7.000 milions d’anys es va produir una explosió gegantesca en aquest objecte que va originar una emissió intensa de raigs gamma, la llum més energètica que es coneix. En el seu llarg viatge cap a la Terra, aquests fotons van passar prop d’una galàxia situada enter el quàsar i la Terra, B0218 + 357G, més de mil milions d’anys després. Al passar i ser desviats, els fotons que viatjaven pel camí més curt van arribar finalment a la Terra el 14 de juliol de 2014 i es van observar amb el Telescopi d’Àrea Gran (Large Area Telescope) a bord del satèl·lit Fermi, que cartografia tot el cel cada tres hores. La detecció d’aquesta explosió de raigs gamma va alertar la comunitat astronòmica internacional i els telescopis de tot el món van apuntar a QSO B0218 + 357 per esbrinar què havia passat en aquella llunyana explosió còsmica.

Els astrònoms dels telescopis MAGIC van intentar observar-lo però en aquell moment hi havia Lluna plena, cosa que va impedir poder-ho fer. No obstant, van tenir una segona oportunitat. A partir de les mesures anteriors del quàsar realitzades per Fermi i per altres radiotelescopis el 2012, els científics sabien que els fotons que viatgen seguint el camí més llarg haurien d’arribar uns 11 dies més tard. “En altres paraules, la naturalesa ens donaria una segona oportunitat per a observar el mateix fenomen”, afirma Julian Sitarek, director de l’estudi, investigador de la Universitat de Łódź (Polònia) i ex membre de l’Institut de Física d’Altes Energies (IFAE), centre on investigava quan es va iniciar aquest projecte. I segueix: “Quan va arribar el moment, els telescopis MAGIC van apuntar a QSO B0218 + 357 i, d’acord amb l’estimació, vam poder observar-lo, convertint-se en l’objecte més distant detectat a data d’avui en raigs gamma de molt alta energia”. A aquest fet se li suma la dificultat que aquest tipus d’emissions té prou probabilitat de perdre’s durant el procés a l’interaccionar amb els nombrosos fotons de baixa energia emesos per galàxies i estrelles.
 
Amb aquesta observació, MAGIC ha duplicat el rang de visibilitat de l’Univers en raigs gamma de molt alta energia. L’observació del senyal retardat de QSO B0218 + 357 va mostrar, per primera vegada, que aquests fotons molt energètics també són desviats com indica la Teoría de la Relativitat General i que, en ser rebuts en el temps estimat, podrien descartar algunes teories de l’estructura del buit. De moment, aquesta observació demostra una nova capacitat dels observatoris de raigs gamma de molt alta energia i posa en relleu el potencial de la pròxima Xarxa de Telescopis Cherenkov (CTA, per les seves sigles en anglès).

Telescopis MAGIC

MAGIC és un instrument que mesura raigs gamma de molt alta energia situat a l’Observatori del Roque de los Muchachos, a l’illa de La Palma. Consisteix en dos telescopis Cherenkov de 17m de diàmetre i és actualment un dels tres principals instruments atmosfèrics Cherenkov en el món. Està dissenyat per a detectar raigs gamma de desenes de milers de millions a desenes de bilions de vegades més energia que la llum visible. La construcció i explotació científica de MAGIC és el fruit d’una gran col·laboració internacional en la qual participen prop de 160 investigadors d’Alemanya, Espanya, Itàlia, Suïssa, Polònia, Finlàndia, Bulgària, Croàcia, India i Japó, entre ells, científics de la UAB i de l’Institut de Física d’Altes Energies.