La Nebulosa del Cangrejo, uno de nuestros vecinos más conocidos y más estables en el cielo del invierno; los científicos están impactados con las llamaradas de rayos gamma desencadenados por las partículas más energéticas jamás vistas. El descubrimiento, publicado hoy por los científicos que trabajan con dos telescopios en órbita, está llevando a los investigadores a reconsiderar sus ideas sobre cómo las partículas cósmicas se aceleran.
"Estábamos asombrados", dijo Roger Blandford, quien dirige el Instituto Kavli para Astrofísica de Partículas y Cosmología, conjuntamente ubicada en el Departamento de Energía de SLAC National Accelerator Laboratory y la Universidad de Stanford. "Es un objeto emblemático", dijo. También conocida como M1, la Nebulosa del Cangrejo fue el primer objeto astronómico catalogado en el año 1771 por Charles Messier. "Es un gran problema histórico, y estamos haciendo un descubrimiento asombroso."
Blandford fue parte de un equipo liderado por científicos KIPAC Rolf Buehler y Stefan Funk que utilizan las observaciones del Telescopio Espacial de Gran Área, uno de los dos instrumentos principales de rayos gamma a bordo de Fermi de la NASA, para confirmarlo. Su informe fue publicado hoy en línea en Ciencias Express junto con un informe del telescopio italiano en órbita, el Astro-rivelatore Gamma un Leggero Immagini, que también detecta los rayos gamma de las llamaradas en la Nebulosa del Cangrejo.
La Nebulosa del Cangrejo, y la estrella de neutrones que gira rápidamente son los restos de una explosión de supernova documentada por astrónomos chinos y de Oriente Medio en el año 1054. Luego de perder gran parte de su exterior de los gases y el polvo, la estrella moribunda se convirtió en un púlsar, una bola superdensa de neutrones que gira rápidamente y emite un pulso de radiación cada 33 milisegundos, como un reloj.
Aunque es a través de tan sólo 10 kilómetros, la cantidad de energía que libera púlsar es enorme, iluminando la Nebulosa del Cangrejo hasta que brille 75 000 veces más brillante que el Sol. La mayor parte de esta energía está contenida en un viento de partículas de electrones y positrones energéticos que viajan cerca de la velocidad de la luz. Estos electrones y positrones interaccionan con campos magnéticos y los fotones de baja energía para producir los famosos zarcillos brillantes de polvo y gas Messier que se confundió con un cometa hace más de 300 años.
Las partículas son aún suficientemente fuertes como para producir los rayos gamma de la LAT normalmente observado en estudios periódicos del cielo. Sin embargo, esas partículas no causaron las llamaradas energéticas.
Cada una de las dos llamaradas de la LAT observadas duraron apenas unos días antes de la salida de los rayos gamma de la Nebulosa del Cangrejo volvieran a niveles más normales. Según Funk, la corta duración de las puntos de llamaradas indica la radiación sincrotrónica, o la radiación emitida por los electrones de aceleración en el campo magnético de la nebulosa, como la causa. Y no solamente algiunos electrones acelerados: las llamaradas fueron causadas por electrones supercargados de hasta 10 voltios peta-electrón, o 10 billones de voltios electrones, 1.000 veces más energía que cualquier acelerador de partículas del mundo más poderoso creado por el ser humano.
"La fuerza de las llamaradas de rayos gamma nos muestra que fueron emitidas por las partículas de mayor energía que puede asociarse con cualquier objeto astrofísico", dijo Funk.
No sólo son los electrones sorprendentemente enérgicos, agregó Buehler, "el hecho de que la intensidad es varía tan rápidamente que significa que la aceleración tiene que pasar muy rápido." Esto desafía las teorías actuales acerca de la forma se aceleran las partículas cósmicas, así que no se puede explicar fácilmente las energías extremas de los electrones o la velocidad con la que están acelerados.
El descubrimiento de la Nebulosa del Cangrejo con estas llamaradas de rayos gamma plantea una pregunta obvia: ¿cómo puede la nebulosa hacer eso? pregunta obvia, pero no hay respuestas obvias. Los científicos KIPAC todos están de acuerdo en que necesitan resoluciones más altas y en una variedad de longitudes de onda antes de que puedan hacer afirmaciones definitivas.