Las fuentes celestes de rayos gamma


La astronomía del siglo XX ha avanzado en buena medida por el estudio de radiaciones distintas de la luz visible, como son las ondas de radio, las microondas, la luz infrarroja y ultravioleta, y los rayos X y gamma. Todos estos tipos de radiación tienen la misma naturaleza física que la luz, siendo las distintas manifestaciones de la ondas electromagnéticas. Algunas de estas radiaciones -como los rayos X y los rayos gamma-son absorbidas por la atmósfera terrestre y su estudio sólo pudo iniciarse con el desarrollo de satélites astronómicos. En la década de los setentas satélites como UHURU y Einstein hicieron los descubrimientos que permitieron saber como es el Universo a la luz de los rayos X. Mas recientemente, el satélite Alemán ROSAT ha permitido estudiar cientos de miles de fuentes de rayos X. Mas díficil ha sido encontrar las fuentes astronómicas de rayos gamma y apenas en los últimos cinco años hemos descubiertos las fuentes celestes mas brillantes.

Los rayos gamma son el tipo de radiación mas energético, descubiertos a principios de siglo como emisiones de substancias radiactivas. Al igual que la luz, los rayos gamma están constituidos por fotones, "partículas de luz", con la diferencia de que un fotón gamma tiene mas de un millón, incluso miles de millones, de veces mas energía que un fotón de luz visible. Por su alta energía estos fotones atraviesan placas de plomo y para generarlos en la Tierra requerimos aceleradores de partículas subatómicas: una vez aceleradas, estas partículas pueden producir rayos gamma al chocar con otras partículas que sirven de blanco. En forma análoga, las fuentes celestes de rayos gamma deben acelerar partículas subatómicas y hacerlas incidir sobre un blanco. Una alternativa es que las partículas aceleradas emitan rayos gamma en presencia de un campo electromagnético. En cualquier caso, la emisión de rayos gamma obedece a procesos distintos que los que se requieren para emitir luz visible.

El primer catálogo de fuentes de rayos gamma provino de las observaciones del satélite Europeo COS-B que estuvo funcionando entre 1975 y 1982. Este catálogo contiene apenas 25 fuentes, de las cuales sólo tres estaban identificadas. Pasó casi una década antes de que se pusiera en órbita la segunda generación de telescopios de este tipo. El instrumento EGRET (acrónimo de Energetic Gamma-Ray Experiment Telescope) empezó a hacer observaciones en 1992 y, al acercarse el final de su vida útil, el equipo científico a cargo de este telescopio acaba de hacer pública la tercera versión, seguramente la definitiva, de las fuentes detectadas. Este catálogo contiene 271 fuentes celestes y el estudio detallado de los datos disponibles y de estas fuentes con otros telescopios será tópico de interés en la comunidad astronómica por varios años. Se tienen identificados cuatro tipos de fuentes celestes de rayos gamma: las galaxias normales (la nuestra y la Gran Nube de Magallanes), los pulsares, los cuasares y las fuentes no identificadas, las cuales son la mayoría (170 de las 271).

Los pulsares son estrellas con poderosos campos magnéticos y girando sobre su eje varias veces por segundo, lo cual los convierte en poderosos aceleradores de partículas, capaces de inferir, a las partículas subatómicas, decenas de miles de veces mas energía que los aceleradores terrestres. En este ambiente las partículas aceleradas no tienen problema en emitir rayos gamma. En el caso de nuestra galaxia creemos tener bien identificados los ingredientes: las explosiones de supernova aceleran partículas subatómicas y éstas al atravesar gas y polvo generan rayos gamma. Si bien este mecanismo debe funcionar en otras galaxias, EGRET no es todavia lo suficientemente sensitivo para detectar galaxias cercanas como la de Andrómeda. En el caso de los cuasares es mas incierto como se da la aceleracion de partículas y la subsecuente emisión de rayos gamma. Se ha notado que los cuasares que emiten rayos gamma también tienen una fuerte emisión de radio, debida a electrones de alta energía, y hay evidencias de chorros de materia moviéndose a altísimas velocidades. Los modelos mas populares se basan en la idea de que la fuente de energía de los cuasares es un gigantesco hoyo negro devorando materia a razón de una masa solar por año.

Tal vez mas interesante es la laboriosa tarea de identificar las fuentes no identificadas. El concenso es que en muchos casos debe tratarse de mas de lo mismo: cuasares o pulsares, aunque con la peculiaridad de no ser fuentes brillantes de radio. Esto ya los hace objetos distintos a los pulsares y cuasares previamente conocidos. Sin embargo, es muy probable que dentro de este catálogo se encuentre también algún nuevo tipo de objeto de naturaleza insospechada.


Esperanza Carrasco Licea & Alberto Carramiñana Alonso
Diario Síntesis, 8 de diciembre de 1998

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