Los astrónomos, al analizar 13 años de datos del Telescopio Espacial Fermi de la NASA, descubrieron una señal inesperada de rayos gamma fuera de nuestra galaxia, desafiando las expectativas.
Este arte conceptual representa el cielo en rayos gamma con círculos magenta que destacan la incertidumbre sobre la dirección de donde provienen más rayos gamma de alta energía que el promedio. Estos círculos indican regiones con un 68% (interior) y un 95% de probabilidades de contener el origen de estos rayos gamma. Créditos: NASA’s Goddard Space Flight Center
Analizando 13 años de datos del Telescopio Espacial Fermi de Rayos Gamma de la NASA, los astrónomos han tropezado con un fenómeno cósmico intrigante y desconcertante fuera de nuestra galaxia. Alexander Kashlinsky, cosmólogo de la Universidad de Maryland y del Centro de Vuelos Espaciales Goddard de la NASA, reveló este descubrimiento inesperado durante la 243ª reunión de la Sociedad Astronómica Estadounidense en Nueva Orleans. Lo que inicialmente era una búsqueda de una característica de rayos gamma vinculada al Fondo Cósmico de Microondas (CMB), la luz más antigua del universo, se convirtió en un hallazgo fortuito. La señal de rayos gamma encontrada sorprendentemente compartía dirección y magnitud con otra característica inexplicable causada por partículas cósmicas de extrema energía.
El CMB, producto del enfriamiento del universo en expansión, ha sido un foco de estudio desde su detección en 1965. El patrón dipolar en la temperatura del CMB, descubierto en la década de 1970 y medido con precisión por la misión COBE de la NASA, se atribuye al movimiento de nuestro sistema solar. El CMB es ligeramente más cálido (0,12% más) hacia la constelación de Leo y más frío en la misma proporción en la dirección opuesta. Este patrón se atribuye al movimiento de nuestro sistema solar a aproximadamente 230 millas por segundo en relación con el CMB. La importancia radica en que cualquier discrepancia en el tamaño o la dirección del dipolo CMB podría proporcionar información sobre los procesos físicos en el universo primitivo, incluso cuando tenía menos de una billonésima de segundo de edad, según el profesor Fernando Atrio-Barandela de la Universidad de Salamanca en España.
El equipo utilizó datos del Telescopio de Gran Área (LAT) de Fermi, que escanea el cielo diariamente, para identificar un patrón de emisión dipolar en los rayos gamma. Aprovechando los efectos de la relatividad, esperaban que el dipolo de rayos gamma se amplificara hasta cinco veces más que el observado en el CMB. Integraron 13 años de observaciones de Fermi LAT de rayos gamma por encima de 3 mil millones de electronvoltios, eliminando fuentes resueltas e identificadas, y excluyendo el plano central de la Vía Láctea para analizar el fondo extragaláctico de rayos gamma.
“Encontramos un dipolo de rayos gamma, pero su pico se encuentra en el cielo del sur, lejos del CMB, y su magnitud es 10 veces mayor de lo que esperaríamos de nuestro movimiento”.
Chris Shrader, Astrofísico en la Universidad Católica de América en Washington y en Goddard.
Aunque no era lo que buscaban, los científicos sospechan que esta señal de rayos gamma podría estar relacionada con otra característica reportada para los rayos cósmicos de mayor energía. Los rayos cósmicos son partículas cargadas, como protones y núcleos atómicos, aceleradas a altas velocidades. Los UHECR, o rayos cósmicos de energía ultraalta, son partículas extremadamente energéticas que transportan más de mil millones de veces la energía de los rayos gamma de 3 GeV. Sus orígenes aún siguen siendo un misterio sin resolver en la astrofísica.
Desde 2017, el Observatorio Pierre Auger en Argentina ha informado de un dipolo en la dirección de llegada de los UHECR. Debido a su carga eléctrica, los rayos cósmicos son desviados por el campo magnético de la galaxia en función de sus energías, y el dipolo UHECR coincide en ubicación con el fenómeno de rayos gamma encontrado por el equipo de Kashlinsky. Ambos tienen magnitudes sorprendentemente similares, con un 7% más de partículas provenientes de una dirección y cantidades correspondientemente más pequeñas desde la dirección opuesta. Los científicos sugieren que ambos fenómenos podrían estar relacionados, posiblemente originados por fuentes aún no identificadas que generan tanto rayos gamma como partículas de energía ultraalta. Resolver este enigma cósmico requiere localizar estas misteriosas fuentes o proponer explicaciones alternativas.
