Astrónomos de la Universidad Nacional de La Plata (UNLP) lideraron el desarrollo del modelo teórico que permitió interpretar el fenómeno y reconstruir el escenario físico detrás de un objeto astrofísico cuya existencia había sido anticipada hace tres décadas.

A más de 100 mil billones de kilómetros de la Tierra, un equipo internacional de científicos identificó a IRAS 18293−0941 como un excepcional candidato a microblázar galáctico, una clase de objeto cuya existencia había sido predicha hace unos 30 años pero para la cual hasta ahora no se contaba con un caso tan convincente en nuestra galaxia.

El hallazgo fue liderado por investigadores de la Universidad de Jaén, España, (Josep Martí y Pedro Luque Escamilla) y contó con un aporte de científicos de la UNLP. Leandro Abaroa y Gustavo Romero, pertenecientes a la Facultad de Ciencias Astronómicas y Geofísicas de la y al Instituto Argentino de Radioastronomía (IAR, UNLP-CONICET-CICPBA), desarrollaron el modelo teórico que permitió reconstruir el complejo escenario físico del sistema y demostrar que las distintas observaciones podían ser explicadas de manera coherente dentro de este marco.

El avance es fruto de un trabajo internacional que se extendió durante tres años y combinó observaciones realizadas con telescopios de distintas partes del mundo con el desarrollo de modelos físicos capaces de explicar qué sucede en un sistema de características tan extremas.

Mientras los científicos europeos reunían información mediante observaciones en distintas regiones del espectro, Abaroa y Romero estudiaron qué procesos físicos podían producir las emisiones detectadas. Su modelo permitió mostrar que las características observadas son compatibles con las esperadas para un microblázar y, además, explorar una posible vinculación del sistema con una fuente cercana de rayos gamma de energías extraordinariamente altas.

 

 

Un sistema excepcional oculto por el polvo

Un microblázar es un tipo muy particular de sistema estelar binario. Está formado por una estrella y un agujero negro que interactúan entre sí, al mismo tiempo que el sistema produce dos poderosos chorros de materia en direcciones opuestas. Lo que vuelve excepcional a un microblázar es su orientación: uno de esos chorros se encuentra dirigido casi hacia nuestra línea de visión.

En IRAS 18293−0941, además, el sistema central se encuentra rodeado por abundante material y polvo, que oculta gran parte de su emisión visible. El escenario desarrollado por los investigadores indica también la presencia de poderosos vientos de materia expulsados tanto por la estrella como por las regiones cercanas al agujero negro. La interacción entre esos flujos sería responsable de una parte importante de la radiación observada.

La participación de la Universidad Nacional de La Plata en el hallazgo se completó con el aporte de los investigadores Jorge Combi y Federico García, quienes realizaron contribuciones clave en la observación y el análisis de los rayos X provenientes del sistema.

Para dimensionar la magnitud de este descubrimiento, es necesario situarse a unos 12.000 años luz de la Tierra, en las profundidades de la Vía Láctea. La distancia es tan enorme que, aun viajando continuamente a la máxima velocidad alcanzada por la sonda Parker Solar Probe de la NASA —el objeto construido por el ser humano que más rápido ha viajado—, serían necesarios alrededor de 19 millones de años para llegar hasta allí.

En ese remoto lugar del espacio se encuentra IRAS 18293−0941, oculto detrás de una gran cantidad de polvo interestelar. El sistema está compuesto por una estrella extremadamente caliente y masiva y un agujero negro. Ambos completan una órbita aproximadamente cada 11,38 días.

La intensa gravedad del objeto compacto atrae materia procedente de su estrella compañera. Parte de esa materia alimenta el proceso de acreción, mientras que el sistema también libera enormes cantidades de energía mediante poderosos vientos y dos chorros de materia que parten en direcciones opuestas.
 

Un chorro dirigido hacia nosotros

Lo que convierte a IRAS 18293−0941 en un candidato excepcional a microblázar es precisamente la orientación de esos chorros. Las imágenes obtenidas en ondas de radio muestran con claridad uno de ellos, mientras que el situado en dirección contraria no se detecta de la misma manera.

Esta marcada diferencia entre ambos puede explicarse si el chorro visible se desplaza a gran velocidad casi en dirección hacia la Tierra. Las observaciones permiten concluir que esa velocidad debe superar aproximadamente dos tercios de la velocidad de la luz. Esta interpretación es además consistente con otros datos obtenidos del movimiento orbital del sistema.

Pero la historia no termina allí. En la dirección opuesta aparece una nube de gas molecular y una región particularmente brillante que podría señalar el lugar donde el otro chorro termina interactuando con material del medio interestelar. Es precisamente en este punto donde el modelo físico desarrollado por los investigadores de la UNLP adquiere particular relevancia.

Los cálculos realizados por Abaroa y Romero muestran que el sistema puede producir partículas extremadamente energéticas y que una fracción de ellas podría viajar hasta la nube molecular cercana. Allí, al interactuar con el gas, esas partículas generarían rayos gamma de energías extraordinariamente altas.

El resultado ofrece así una posible explicación para LHAASO J1831−1007u*, una fuente de rayos gamma de ultra-alta energía detectada en las proximidades de IRAS 18293−0941. De confirmarse esta asociación, el sistema constituiría además una nueva evidencia de que los microcuásares y microblázares pueden desempeñar un papel importante entre los aceleradores de partículas más extremos de nuestra galaxia.
 

Un rompecabezas armado desde distintas partes del mundo

La identificación de este fenómeno requirió un sofisticado despliegue observacional y teórico durante tres años de investigación. Al encontrarse rodeado por abundante polvo, el sistema resulta extremadamente difícil de estudiar mediante telescopios ópticos tradicionales. Las observaciones en ondas de radio y rayos X resultaron fundamentales para revelar su verdadera naturaleza.

Las radioimágenes permitieron descubrir el chorro orientado aproximadamente hacia nosotros. Las observaciones del sistema binario aportaron información independiente sobre su orientación, mientras que los estudios en rayos X permitieron conocer qué ocurre en las regiones más próximas al agujero negro.

Finalmente, fue la combinación de todas estas observaciones con el modelo físico desarrollado en la UNLP la que permitió construir una interpretación unificada del sistema. Los cálculos de Abaroa y Romero mostraron que las emisiones observadas desde las proximidades de la estrella hasta regiones mucho más alejadas pueden comprenderse dentro de un mismo escenario y que, bajo esas condiciones, el sistema podría incluso explicar la producción de los rayos gamma de ultra-alta energía detectados en sus cercanías.

El trabajo aporta una pieza nueva para comprender cómo algunos de los sistemas binarios más extremos de nuestra galaxia pueden producir fenómenos capaces de alcanzar energías extraordinarias.

 

Fuente: UNLP