Ofiuco: Un gigantesco acelerador de partículas

El observatorio orbital de rayos gamma Integral, de la Agencia Espacial Europea (ESA) ha realizado el primer inequívoco descubrimiento de rayos-X muy energéticos viniendo de un cúmulo de galaxias.


El cúmulo galáctico de Ofiuco es uno de los más brillantes en el cielo en longitudes de onda de rayos-X. Los rayos-X detectados son demasiado energéticos como para originarse del gas dentro del cúmulo y sugiere que gigantescas ondas de choque deben estar viajando a través del gas, lo que convierte al cúmulo en un gigantesco acelerador de partículas.

La mayoría de los rayos-X vienen del gas caliente del cúmulo, que en el caso de Ofiuco es extremadamente caliente, a 100 millones de grados Kelvin. Cuatro años atrás, datos del satélite italiano/Alemán BeppoSAX mostró un posible componente extra de energéticos rayos-X en el cúmulo de Coma.

"Dos grupos analizaron los datos. Un grupo vió el componente pero el otro no", dice Dominique Eckert, del Centro de Datos de Ciencias de Integral (ISDC), Universidad de Ginebra. Por lo que Eckert y colegas del ISDC lanzaron una investigación al respecto.

Volvieron al estudio de todo el cielo de Integral y encontraron que efectivamente mostraba una inequívoca detección de muy energéticos rayos-X proviniendo del cúmulo de galaxias. Estos rayos pudieron producirse de dos maneras, pero ambas involucran electrones de alta energía.

La primera opción es que los electrónes son capturados en el campo magnético y girarían en espiral alrededor de las líneas magnéticas, liberando radiación sincrotón en la forma de rayos-X. Los electrones serían extremadamente energéticos llevando más de 100 000 veces la energía de los electrones en el escenario alternativo.

La otra opción es que los electrones estén colisionando con microondas remanentes del origen del Universo y que bañan el espacio. En esas colisiones, los electrones pierden algo de energía emitida como rayos-X.

Determinar qué escenario es el correcto será el próximo trabajo para el equipo. Planean usar radio telescopios para medir el campo magnético del cúmulo galáctico. También planean usar el HESS (High Energy Stereoscopic System ) en Namibia. Este gigantesco telescopio busca el breve resplandor generado cuando los rayos gamma de alta energía colisionan con partículas en la atmósfera terrestre. Si HESS ve esos flashes viniendo de Ofiuco, los astrónomos sabrán que el escenario sincrotón es correcto.

De cualquier manera, los electrones mismos son probablemente acelerados a altas energías por ondas de choque viajando a través del gas del cúmulo. Las ondas de choque se producen al colisionar y fusionarse dos cúmulos. La pregunta es cuán recientemente Ofiuco "devoró" a su cúmulo compañero.

En el escenario sincrotón, los electrones de alta energía se enfrían muy rápidamente. Si el equipo encuentra que éste es el caso, luego la colisión debe estar aún en progreso. En la alternativa, el enfriamiento toma mucho tiempo y la colisión podría haber tenido lugar en cualquier momento del pasado.

Una cosa es segura: la naturaleza ha transformado al cúmulo galáctico en un poderoso acelerador de partículas, quizás 20 veces más poderoso que el LHC (Large Hadron Collider, Gran Colisionador de Hadrones) del CERN, que comenzaría sus operaciones este año.

"Por supuesto que el cúmulo de Ofiuco es un tanto más grande. Mientras el LHC es de 27 km, el cúmulo es de más de dos millones de años luz de diámetro", dice Stéphane Paltani, miembro del equipo ISDC.

Un paper con los resultados aparecerá en una próxima edición de Astronomy and Astrophysics.


Fuentes y links relacionados

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*ESA:X-rays betray giant particle accelerator in the sky

*ScienceDaily:Giant Particle Accelerator Discovered In The Sky

*'Integral discovery of non-thermal hard X-ray emission from the Ophiuchus cluster' por D. Eckert, N. Produit, S. Paltani, A. Neronov y T. Courvoisier;
Accepted: 05 December 2007
DOI: 10.1051/0004-6361:20078853
Archivo PDF (219.4 KB)

*El Tamiz:¿Cómo funciona un acelerador de partículas? - Aceleración

Sobre las imágenes

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Ondas de choque viajando a través del gas (en rojo) mientras dos cúmulos de galaxias chocan y se fusionan.
Crédito:ESA (Imagen de Christophe Carreau)
Nota:En el sitio de ESA citado arriba, se puede descargar una animación sobre el tema.




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