Registren flamarades insòlites de raigs gamma al voltant d’un forat negre

07/11/2014

La nit del 12 al 13 de Novembre de 2012 els telescopis MAGIC de raigs gamma, a l'Observatori del Roque de los Muchachos (La Palma, Illes Canàries), es trobaven observant el cúmul de galàxies de Perseu (situat a una distància d'uns 260 milions d'anys-llum), quan van detectar aquest fenomen insòlit provinent d'una de les galàxies del cúmul, coneguda com a IC310. Igual que moltes altres galàxies, IC310 alberga en el seu centre un forat negre supermassiu (diversos centenars de milions de vegades més pesat que el Sol) el qual, de forma esporàdica, produeix intenses flamarades de raigs gamma. El que va sorprendre els científics en aquesta ocasió va ser l'extrema brevetat d'aquestes flamarades, amb una durada de tan sols uns pocs minuts.
 
"La Relativitat ens diu que cap objecte pot emetre llum durant un temps menor al que la llum triga en travessar-lo. Sabem que el forat negre a la galàxia IC310 té una mida d'uns 20 minuts-llum, al voltant de tres vegades la distància entre el Sol i la Terra. Això vol dir que cap fenomen produït per aquest objecte hauria de durar menys de 20 minuts", ens explica Julian Sitarek, investigador Juan de la Cierva a l'IFAE (Barcelona), i un dels tres científics que han liderat l'estudi. No obstant això, les flamarades que es van observar a IC310 duraven menys de 5 minuts.
 
Els científics de la col·laboració MAGIC proposen un nou mecanisme, segons el qual aquesta "tempesta de raigs gamma" es produeix en les regions de buit que es formen prop dels pols magnètics del forat negre. En aquestes zones buides es creen momentàniament camps elèctrics molt intensos, que són destruïts quan la zona és ocupada de nou per partícules carregades. Aquestes partícules s'acceleren a velocitats molt properes a la de la llum i transformen en raigs gamma els fotons que troben en el seu camí en transferir part de la seva energia. El temps que triga la llum per recórrer una d'aquestes zones buides és de pocs minuts, la qual cosa que encaixa amb el fenòmen observat al forat negre d’IC310. "És similar al que passa en les tempestes elèctriques", explica Oscar Blanch, investigador Ramón i Cajal de l'IFAE, i codirector de la Col·laboració MAGIC. "Es crea una diferència de potencial tan forta que acaba per descarregar-se com un llampec". En aquest cas, la descàrrega arriba a tenir les energies més altes observades en la natura i produeix raigs gamma. El forat negre sembla estar embolicat en una tempesta de dimensions estel·lars.
 
Fins ara, es pensava que l'emissió gamma de galàxies com IC310 es generava en els dolls de partícules que produeix el forat negre. Aquests dolls es detecten en moltes galàxies, i s'estenen centenars de milers d'anys llum. Quan un dels raigs apunta directament cap a la Terra, es produeix un efecte relativista conegut com "Moviment superlumínic aparent", pel fet que l'emissor (les partícules del raig) i l'emissió (els raigs gamma) viatgen cap a nosaltres a una velocitat semblant . Com a resultat, la intensitat de l'emissió gamma que es mesura és més gran, i la seva variabilitat més ràpida. Però aquesta explicació no és vàlida en el cas d’IC310, perquè els seus raigs no apunten cap a nosaltres. Segurament els raigs gamma vénen des de molt més endins: pràcticament des del mateix forat negre.
 
MAGIC és el present d'una jove però fructífera branca de la ciència: l'Astronomia de raigs gamma des de terra. La seva exitosa presència a l'Observatori del Roque de los Muchachos de l'Institut d'Astrofísica de les Canàries es remunta als anys 80, amb els telescopis HEGRA. El futur immediat del camp el representa el Cherenkov Telescope Array (CTA), que estarà format per uns 100 telescopis distribuïts en dos observatoris (en els hemisferis Nord i Sud). Els grups espanyols de MAGIC han presentat una candidatura per construir l'observatori CTA-Nord al Roque de los Muchachos o al Teide. Aquesta possibilitat representa una de les millors oportunitats per allotjar a Espanya una de les grans instal·lacions científiques globals que marcaran el desenvolupament de l'Astronomia en els propers anys.
 
MAGIC està composat per dos telescopis amb reflectors de 17 m de diàmetre, construïts i operats per una col·laboració internacional formada per 160 científics d'Espanya, Alemanya, Itàlia, Polònia, Suïssa, Finlàndia, Bulgària, Croàcia, Japó i l'Índia. Celebra ara el seu desè aniversari amb la publicació del seu cinquè treball científic a la revista Science. Les majors contribucions espanyoles a la construcció de MAGIC han estat la càmera original d'un dels telescopis, gran part de l'electrònica i el centre de dades. La qualitat del cel de la Palma ha contribuït decisivament al seu èxit. Les institucions espanyoles participants són l'Institut de Física d'Altes Energies (IFAE, Barcelona), la Universitat Autònoma de Barcelona, la Universitat de Barcelona, l'Institut de Ciències de l'Espai (CSIC, Barcelona), l'Institut d'Astrofísica de les Canàries (IAC, la Llacuna), la Universitat Complutense de Madrid i el Centre d'Investigacions Energètiques, Mediambientals i Tecnològiques (CIEMAT, Madrid).