La galaxia PKS 2155-304 es un blazar

Un equipo internacional de astrofísicos usando telescopios terrestres y espaciales han descubierto sorprendentes cambios en la radiación emitida por una galaxia activa. La descripción que surge a partir de estas primeras observaciones simultáneas con telescopios ópticos, de rayos-X y de última generación de rayos gamma es mucho más compleja de lo que los científicos esperaban y desafía a las actuales teorías de cómo se genera la radiación.

La galaxia en cuestión es PKS 2155-304, un tipo de objeto conocido como “blazar”. Como muchas otras galaxias activas, un blazar emite chorros de partículas dirigidos en sentidos opuestos que viajan casi a la velocidad de la luz cuando la materia cae en el agujero negro supermasivo central; este proceso no es bien comprendido. En el caso del blazar, la galaxia está orientada de tal forma que observamos justo el chorro.

PKS 2155-304 está situado a 1500 millones de años luz de distancia en la constelación de Piscis Austrinus y es una fuente normalmente detectable pero débil de rayos gamma. Pero cuando el chorro sufre un gran estallido, como sucedió en 2006, la galaxia puede convertirse en una de las fuentes más brillantes del cielo en las energías de rayos gamma que los científicos pueden detectar – más de 50 billones de veces la energía de la luz visible. Incluso a partir de estas potentes fuentes, sólo aproximadamente un rayo gamma de esta energía impacta en un metro cuadrado de la parte superior de la atmósfera cada mes.

Los rayos gamma de energías más bajas fueron detectados directamente por el Telescopio de Gran Área (LAT) a bordo del Telescopio Espacial de Rayos Gamma Fermi de la NASA. “El lanzamiento de Fermi nos da la posibilidad de medir esta potente galaxia a través de tantas longitudes de onda como es posible por primera vez”, dice Werner Hofmann, portavoz del equipo H.E.S.S. en el Instituto Max Plack para Física Nuclear en Heidelberg, Alemania.

Con el régimen de rayos gamma totalmente cubierto, el equipo se volvió hacia los satélites Swift y Exporador Sincrónico de rayos-X Rossi (RXTE) de la NASA para proporcionar datos de las emisiones de rayos-X en la galaxia. Para terminar de afinar la cobertura de longitudes de onda estaba el Telescopio Automático para Monitorización Óptica H.E.S.S., el cual registró la actividad de la galaxia en luz visible.

Entre el 25 de agosto y el 6 de septiembre de 2008, los telescopios monitorizaron a PKS 2155-304 en su estado tranquilo sin llamaradas. Los resultados de la campaña de 12 días fueron sorprendentes. Durante los episodios de llamaradas de este y otros blazars, las emisiones de rayos-X y gamma suben y bajan juntos. Pero esto no sucede así cuando PKS 2155-304 está en su estado tranquilo – y nadie sabe por qué.

Lo que es aún más extraño es que la luz visible de la galaxia sube y baja con la emisión de rayos gamma. “Es como observar un soplete donde las temperaturas máxima y mínima cambian de golpe, pero las temperaturas intermedias no”, dice Berrie Giebels, astrofísico de la Escuela Politécnica de Francia que trabajó con los equipos de LAT Fermi y H.E.S.S..

“Los astrónomos están aprendiendo que los distintos constituyentes de los chorros en el blazar interactúan de forma bastante compleja para producir la radiación que observamos”, dice el miembro del equipo Fermi Jim Chiang de la Universidad de Stanford en California. “Estas observaciones pueden contener las primeras pistas que nos ayuden a desentrelazar lo que realmente está pasando en el corazón de un blazar”.

En el corazón de una galaxia activa, la materia que cae dentro de un agujero negro supermasivo, de alguna forma crea chorros de partículas que viajan casi a la velocidad de la luz. Para las galaxias activas clasificadas como blazars, uno de estos chorros se dirige directamente hacia la Tierra.