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05
Julio
2018
Rayos cósmicos desde Eta Carinae

Créditos: NASA/ESA/Hubble

 

Un nuevo estudio que utiliza datos del telescopio espacial NuSTAR de la NASA sugiere que Eta Carinae, el sistema estelar más luminoso y masivo en 10.000 años luz de distancia, dispara partículas a altas energías, algunas de las cuales pueden llegar a la Tierra en forma de rayos cósmicos.

"Sabemos que las ondas expansivas de estrellas explosionadas pueden acelerar las partículas de rayos cósmicos a velocidades comparables a las de la luz, un impulso de energía increíble", dijo Kenji Hamaguchi, astrofísico del Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA, y autor principal del estudio. "Procesos similares deben ocurrir en otros entornos extremos. Nuestro análisis indica que Eta Carinae es uno de ellos ".

Los astrónomos saben que los rayos cósmicos con energías superiores a 1.000 millones de electronvoltios (eV) nos llegan más allá de nuestro sistema solar. Pero debido a que estas partículas (electrones, protones y núcleos atómicos) tienen una carga eléctrica, se desvían del rumbo cada vez que encuentran campos magnéticos. Esto revuelve sus caminos y enmascara sus orígenes.

Eta Carinae, ubicada a unos 7.500 años luz de distancia en la constelación sureña de Carina, es famosa por un estallido del siglo XIX que la convirtió brevemente en la segunda estrella más brillante del cielo. Este evento también expulsó una nebulosa masiva en forma de reloj de arena, pero la causa de la erupción sigue siendo poco conocida.

El sistema contiene un par de estrellas masivas cuyas órbitas excéntricas las acercan inusualmente cada 5,5 años. Las estrellas contienen 90 y 30 veces la masa de nuestro Sol y pasan a 225 millones de kilómetros de distancia en su aproximación más cercana, más o menos la distancia promedio que separa a Marte del Sol.

"Ambas estrellas de Eta Carinae impulsan fuertes flujos de salida llamados vientos estelares", dijo el miembro del equipo Michael Corcoran, también de Goddard. "Donde chocan estos vientos cambia durante el ciclo orbital, lo que produce una señal periódica en rayos X de baja energía que hemos estado rastreando durante más de dos décadas".

El Telescopio Espacial de Rayos Gamma Fermi de la NASA también observó un cambio en los rayos gamma, que envuelven mucha más energía que los rayos X, de una fuente en dirección a Eta Carinae. Pero la visión de Fermi no es tan nítida como los telescopios de rayos X, por lo que los astrónomos no pudieron confirmar la conexión.

Para cerrar la brecha entre el monitoreo de rayos X de baja energía y las observaciones de Fermi, Hamaguchi y sus colegas recurrieron a NuSTAR. Lanzado en 2012, NuSTAR puede enfocar rayos X de mucha mayor energía que cualquier telescopio anterior. Utilizando datos recién tomados y archivados, el equipo examinó las observaciones de NuSTAR adquiridas entre marzo de 2014 y junio de 2016, junto con observaciones de rayos X de menor energía del satélite XMM-Newton de la Agencia Espacial Europea durante el mismo período.

Los rayos X de baja energía de Eta Carinae provienen del gas en la interfaz de los vientos estelares en colisión, donde las temperaturas superan los 40 millones de grados Celsius. Pero NuSTAR detecta una fuente que emite rayos X por encima de 30.000 eV, unas tres veces más que lo que se puede explicar por las ondas de choque en los vientos en colisión. En comparación, la energía de la luz visible oscila entre 2 y 3 eV.

El análisis del equipo, presentado en un artículo publicado en Nature Astronomy, muestra que estas radiografías "duras" varían con el período orbital binario y muestran un patrón similar de producción de energía como los rayos gamma observados por Fermi.

Los investigadores dicen que la mejor explicación, tanto para la emisión de rayos X como para la emisión de rayos gamma, es la aceleración de los electrones en violentas ondas de choque a lo largo del límite de los vientos estelares en colisión. Los rayos X detectados por NuSTAR y los rayos gamma detectados por Fermi surgen de la luz de las estrellas, dado un gran impulso de energía por las interacciones con estos electrones.

Algunos de los electrones superrápidos, así como otras partículas aceleradas, deben escapar del sistema y tal vez algunos eventualmente vaguen hacia la Tierra, donde pueden detectarse como rayos cósmicos.

"Hace tiempo que sabemos que la región alrededor de Eta Carinae es la fuente de emisión energética en rayos X y rayos gamma de alta energía", dijo Fiona Harrison, investigadora principal de NuSTAR y profesora de astronomía en Caltech, en Pasadena, California. "Pero hasta que NuSTAR pudo identificar la radiación, mostrar que proviene del binario y estudiar sus propiedades en detalle, el origen fue misterioso".

 

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