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El hallazgo, que publica "Science", ha sido posible gracias a las observaciones simultáneas realizadas en los dos extremos del espectro electromagnético de la radiogaláxia con radiotelescopios y telescopios de rayos gamma, y permitirá a los investigadores conocer mejor el funcionamiento de estos núcleos galácticos activos y los fenómenos físicos que se producen en las proximidades de sus agujeros negros. Los profesores del Departamento de Física Carmen Baixeras, Lluis Font y Daniela Hadasch han participado en la investigación.

Los resultados se obtuvieron a partir de observaciones radioastronómicas y de radiación gamma de muy alta energía de Messier 87 el año 2008. Daniel Mazin, del IFAE y Robert Wagner, del Instituto Max Planck de Física de Múnich, miembros de la colaboración MAGIC; junto con investigadores de los telescopios HESS y VERITAS, y un equipo de radioastronomía que emplearon el VLBA (Very Long Baseline Array), organizaron una campaña de observaciones coordinadas sin precedentes, de 120 horas de duración.

Messier 87 es una radiogaláxia elíptica gigante situada a apenas 55 millones de años luz de la Tierra. En su centro, hay un agujero negro supermasivo, la masa del cual es de alrededor de 6.000 millones de veces la de nuestro Sol. Del agujero negro emana un chorro de material en el que partículas cargadas (electrones y protones) son aceleradas a velocidades cercanas a las de la luz. En estos procesos de aceleración se producen también rayos gamma de muy alta energía, fotones un billón de veces más energéticos que los de la luz visible. Los rayos gamma constituyen la radiación electromagnética de mayor energía que existe. Se producen en los fenómenos cósmicos más violentos, como las supernovas, los núcleos galácticos activos, y en las llamadas "explosiones de rayos gamma", y nos permiten estudiar condiciones físicas extremas, imposibles de reproducir en un laboratorio. No obstante, la localización exacta de la emisión de rayos gamma procedente de Messier 87 era hasta ahora desconocida, debido a la limitada resolución angular de los telescopios de rayos gamma.

A principios de 2008, los tres mejores observatorios de rayos gamma del mundo en este rango de energías, el telescopio MAGIC (Major Atmospheric Gamma-ray Imaging Cherenkov), VERITAS (Very Energetic Radiation Imaging Telescope Array System) y HESS (High Energy Stereoscopic System) observaron conjuntamente Messier 87, acumulando 120 horas de datos. Durante esta campaña de observación, Messier 87 experimentó dos episodios de incremento rápido en su emisión de rayos gamma. Observaciones radioastronómicas simultáneas de alta resolución de la actividad de Messier 87 realizadas con el VLBA, un sistema de radiotelescopios distribuidos por todos los Estados Unidos, muestran un incremento de la emisión de ondas de radio procedentes del núcleo más interno de la galaxia, núcleo que se sitúa en la inmediata vecindad del agujero negro central.

"Sólo la estrecha colaboración de observatorios capaces de ver ambos extremos del espectro electromagnético ha permitido identificar la localización de la actividad registrada durante los episodios de emisión de rayos gamma, y, en consecuencia, el lugar en el que se encuentra el acelerador de partículas de Messier 87 ", explica Daniel Mazin, del IFAE. El descubrimiento, el primero de estas características que se realiza en una galaxia, permite a los investigadores ampliar el conocimiento que tenían hasta ahora del funcionamiento de estos núcleos galácticos activos, y cuáles son los fenómenos físicos que se producen en las proximidades de sus agujeros negros gigantes.

El telescopio MAGIC

El telescopio MAGIC, situado en el Observatorio del Roque de los Muchachos del Instituto de Astrofísica de Canarias (isla de La Palma), HESS (en Namibia) y VERITAS (en Arizona, Estados Unidos), son telescopios de luz Cherenkov atmosférica de última generación. Utilizan grandes espejos y cámaras ultrarrápidos para detectar los brevísimos destellos de luz azulada (luz Cherenkov) producidos por las cascadas de partículas subatómicas generadas en la interacción de los rayos gamma de muy alta energía con la atmósfera. En total, unos cuatrocientos científicos forman parte de estos proyectos, y constituyen una buena parte de la comunidad de la astrofísica de rayos gama a nivel mundial.

MAGIC fue construido y es utilizado por alrededor de 150 científicos de Alemania, Italia, España, Suiza, Polonia, Finlandia, Croacia, Bulgaria y Estados Unidos. Por parte española participan en MAGIC, además del Instituto de Física de Altas Energías de Barcelona, la Universitat Autònoma de Barcelona, la Universidad de Barcelona, el Institut de Ciències de l'Espai de Barcelona, el Instituto de Astrofísica de Andalucía, el Instituto de Astrofísica de Canarias y la Universidad Complutense de Madrid.

MAGIC se encuentra en funcionamiento desde 2004 y, entre otros resultados de relevancia, ha descubierto la fuente más lejana conocida de rayos gamma de muy alta energía, a más de 5.000 millones de años luz de distancia, y la emisión de radiación gamma procedente de una estrella de neutrones en rotación, el púlsar del Cangrejo. Recientemente entró en funcionamiento un segundo telescopio MAGIC que, operando simultáneamente con el primero, mejorará sustancialmente su sensibilidad, lo que permitirá detectar nuevas fuentes de rayos gamma, menos brillantes, y realizar estudios más detallados de las ya conocidas.

Los investigadores de H. E.S.S. y MAGIC colaboran actualmente en el proyecto CTA (Cherenkov Telescope Array). Este observatorio de rayos gamma de nueva generación contará con alrededor de 100 telescopios, lo que mejorará por diez la sensibilidad respecto a los instrumentos actuales.