Los telescopios MAGIC detectan la emisión de rayos gamma más distante hasta la fecha

En un estudio publicado el pasado viernes en la revista Astronomy & Astrophysics, científicos de la colaboración internacional de los telescopios MAGIC (Major Atmospheric Gamma Imaging Cherenkov Telescope), ubicados en el Observatorio del Roque de los Muchachos, y entre los que se encuentra investigadores del Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC), han anunciado el descubrimiento de la emisión de rayos gamma más distante hasta la fecha. El descubrimiento ha sido posible gracias a la lente gravitacional originada por una galaxia muy masiva entre el cuásar y la Tierra, que “repitió” la luz producida por la fuente.

En dicho fenómeno,  predicho por la teoría de la Relatividad General de Einstein, la luz se desvía cuando pasa cerca de un objeto muy masivo. Para un observador distante, la masa concentra la luz como una lente gigante, resultando una imagen mucho más brillante, aunque distorsionada, de la fuente y permitiendo ver objetos lejanos que de otra manera podrían ser demasiado débiles para ser detectados. Al igual que en una lente, la luz puede atravesarla siguiendo caminos ligeramente diferentes. A escalas cósmicas, esto quiere decir que los fotones que viajan a lo largo de cada una de esas líneas de visión llegan en momentos ligeramente distintos. Además, si la fuente es variable, la luz guarda la información del momento en que es emitida y cuando llega a la Tierra millones de años después, se verá cómo era el objeto en ese preciso instante. Según la teoría, este hecho no debería depender de la energía de los fotones y de ahí que estas observaciones sean especialmente importantes.

QSO B0218 + 357 es un cuásar, un objeto muy compacto y energético, asociado a un agujero negro supermasivo en el núcleo de una galaxia. Hace más de 7.000 millones de años se produjo una gigantesca explosión en este objeto que originó una emisión intensa de rayos gamma, la luz más energética que se conoce. En su largo viaje hacia la Tierra, estos fotones pasaron cerca de una galaxia situada entre el cuásar y la Tierra, B0218 + 357G, más de mil millones de años después. Al pasar y ser desviados, los fotones que viajaban por el camino más corto llegaron finalmente a la Tierra el 14 de julio de 2014 y se observaron con el Telescopio de Área Grande (Large Area Telescope) a bordo del satélite Fermi, que cartografía todo el cielo cada tres horas. La detección de este estallido de rayos gamma alertó a la comunidad astronómica internacional y los telescopios de todo el mundo apuntaron a QSO B0218 + 357 para averiguar qué había ocurrido en esa lejana explosión cósmica.

Los astrónomos de los telescopios MAGIC intentaron observarlo, pero en ese momento hubo luna llena en La Palma, lo que impidió su funcionamiento. Sin embargo, tuvieron una segunda oportunidad. A partir de las mediciones anteriores del cuásar realizadas por Fermi y otros radiotelescopios en 2012, los científicos sabían que los fotones que viajan a lo largo del camino más largo deberían llegar unos 11 días más tarde. “En otras palabras, la naturaleza nos daría una segunda oportunidad para observar el mismo fenómeno”, afirma el miembro de la Colaboración MAGIC Julian Sitarek, director del estudio, investigador de la Universidad de Łódz (Polonia) y ex miembro del Institut de Fisica d’Altes Energías (IFAE) en Barcelona cuando se inició este proyecto. Y continúa: “Cuando llegó el momento, los telescopios MAGIC apuntaron a QSO B0218 + 357 y, de acuerdo con la estimación, pudimos observarlo, convirtiéndose en el objeto más distante detectado en rayos gamma de muy alta energía hasta la fecha”. A este hecho se le suma la dificultad de que este tipo de emisiones tienen bastante probabilidad de perderse durante el proceso al interactuar con los numerosos fotones de baja energía emitidos por galaxias y estrellas.

Con esta observación, MAGIC ha duplicado el rango de visibilidad del Universo en rayos gamma de muy alta energía. La observación de la señal retardada de QSO B0218 + 357 mostró, por primera vez, que estos fotones muy enérgicos también son desviados como indica la Teoría Relatividad General, y que al ser recibidos en el tiempo estimado podrían descartar algunas teorías de la estructura del vacío. Por el momento, esta observación demuestra una nueva capacidad de los observatorios de rayos gamma de muy alta energía y pone de relieve el potencial de la próxima Red de Telescopios Cherenkov (CTA, por sus siglas en inglés.).

Telescopios MAGIC

MAGIC es un instrumento que mide rayos gamma de muy alta energía situado en Observatorio del Roque de los Muchachos, en Garafía (La Palma). Consiste en dos telescopios Cherenkov de 17 m de diámetro y son actualmente uno de los tres principales instrumentos atmosféricos Cherenkov en el mundo. Está diseñado para detectar rayos gamma de decenas de miles de millones a decenas de billones de veces más energéticos que la luz visible. La construcción y explotación científica de MAGIC es el fruto de una gran colaboración internacional en la que participan cerca de 160 investigadores de Alemania, España, Italia, Suiza, Polonia, Finlandia, Bulgaria, Croacia, India y Japón.