Los telescopios MAGIC detectan la emisión de rayos gamma más distante hasta la fecha

08/11/2016

En un estudio publicado el viernes pasado en la revista Astronomy & Astrophysics, científicos de la colaboración internacional de los telescopios MAGIC (Major Atmospheric Gamma Imaging Cherenkov Telescope), con participación de la UAB y el IFAE, ubicados en el Observatorio del Roque de los Muchachos en la isla de La Palma , han anunciado el descubrimiento de la emisión de rayos gamma más distante a fecha de hoy. Ha sido posible gracias a la lente gravitatoria originada por una galaxia muy masiva entre el quásar y la Tierra, que "repetir" la luz producida por la fuente.
 
Cuando tiene lugar este fenómeno, predicho por la teoría de la Relatividad General de Einstein, la luz se desvía cuando pasa cerca de un objeto muy masivo. Para un observador distante, la masa concentra la luz como una lente gigante, resultando una imagen mucho más brillante, aunque distorsionada, de la fuente y permitiendo ver objetos lejanos que de otro modo podrían ser demasiado débiles para ser detectados. Al igual que en una lente, la luz puede atravesar siguiendo caminos ligeramente diferentes. A escalas cósmicas, esto quiere decir que los fotones que viajan a lo largo de cada una de estas líneas de visión llegan en momentos ligeramente diferentes. Además, si la fuente es variable, la luz guarda la información del momento en el que es emitida y, cuando llega a la Tierra millones de años después, se verá como era el objeto en ese preciso momento. Según la teoría, este hecho no debería depender de la energía de los fotones y esto hace que estas observaciones sean especialmente importantes.

QSO B0218 + 357 es un quásar, un objeto muy compacto y energético, asociado a un agujero negro supermasivo en el núcleo de una galaxia. Hace más de 7.000 millones de años se produjo una explosión gigantesca en este objeto que originó una emisión intensa de rayos gamma, la luz más energética que se conoce. En su largo viaje hacia la Tierra, estos fotones pasaron cerca de una galaxia situada entero el quásar y la Tierra, B0218 + 357G, más de mil millones de años después. Al pasar y ser desviados, los fotones que viajaban por el camino más corto llegaron finalmente a la Tierra el 14 de julio de 2014 y se observaron con el Telescopio de Área Grande (Large Area Telescope) a bordo del satélite Fermi, que cartografía todo el cielo cada tres horas. La detección de esta explosión de rayos gamma alertó a la comunidad astronómica internacional y los telescopios de todo el mundo apuntaron a QSO B0218 + 357 para averiguar qué había pasado en aquella lejana explosión cósmica.

Los astrónomos los telescopios MAGIC intentaron observarlo pero en ese momento había Luna llena, lo que impidió poder hacerlo. Sin embargo, tuvieron una segunda oportunidad. A partir de las medidas anteriores del cuásar realizadas por Fermi y por otros radiotelescopios en 2012, los científicos sabían que los fotones que viajan siguiendo el camino más largo deberían llegar unos 11 días más tarde. "En otras palabras, la naturaleza nos daría una segunda oportunidad para observar el mismo fenómeno", afirma Julian Sitarek, director del estudio, investigador de la Universidad de Łódź (Polonia) y ex miembro del Instituto de Física de altas Energías (IFAE), centro donde investigaba cuando se inició este proyecto. Y sigue: "Cuando llegó el momento, los telescopios MAGIC apuntaron a QSO B0218 + 357 y, de acuerdo con la estimación, pudimos observarlo, convirtiéndose en el objeto más distante detectado a fecha de hoy en rayos gamma de muy alta energía". A este hecho se le suma la dificultad que este tipo de emisiones tiene suficiente probabilidad de perderse durante el proceso al interaccionar con los numerosos fotones de baja energía emitidos por galaxias y estrellas.

Con esta observación, MAGIC ha duplicado el rango de visibilidad del Universo en rayos gamma de muy alta energía. La observación de la señal retardada de QSO B0218 + 357 mostró, por primera vez, que estos fotones muy energéticos también son desviados como indica la Teoría de la Relatividad General y que, al ser recibidos en el tiempo estimado, podrían descartar algunas teorías de la estructura del vacío. Por el momento, esta observación demuestra una nueva capacidad de los observatorios de rayos gamma de muy alta energía y pone de relieve el potencial de la próxima Red de Telescopios Cherenkov (CTA, por sus siglas en inglés).
 
Telescopios MAGIC

MAGIC es un instrumento que mide rayos gamma de muy alta energía situado en el Observatorio del Roque de los Muchachos, en la isla de La Palma. Consiste en dos telescopios Cherenkov de 17m de diámetro y es actualmente uno de los tres principales instrumentos atmosféricos Cherenkov en el mundo. Está diseñado para detectar rayos gamma de decenas de miles de millones a decenas de billones de veces más energía que la luz visible. La construcción y explotación científica de MAGIC es el fruto de una gran colaboración internacional en la que participan cerca de 160 investigadores de Alemania, España, Italia, Suiza, Polonia, Finlandia, Bulgaria, Croacia, India y Japón, entre ellos , científicos de la UAB y del Instituto de Física de Altas Energías.