El Universo es más transparente de lo que se establecía en los modelos científicos

Si tuviéramos ojos de rayos gamma como los que tiene el telescopio MAGIC veríamos un cielo extraño. No habría miles y miles de estrellas como en el cielo que vemos con nuestros ojos, sino un puñado de puntos brillantes que además cambian constantemente. Algunos de estas pocas "fuentes de rayos gamma" están cerca de la Tierra, en nuestra propia galaxia, mientras otras son lejanísimas, están a mitad de camino del fin del Universo.

MAGIC acaba de detectar la fuente más lejana de rayos gamma de alta energía que se conoce. Es un "quásar" y se llama "3C 279". Un quásar es un tipo de galaxia muy especial que esconde en su centro un agujero negro.

Es sorprendente que salgan rayos gamma de un agujero negro. Los agujeros negros son conocidos porque de ellos no escapa nada, ni siquiera la luz. Y sin embargo, los agujeros negros en el centro de las galaxias a veces brillan con fuerza porque son inmensos, miles de millones de veces más pesados que el Sol, y atraen nubes de gas y estrellas cercanas. El gas y las estrellas cogen más y más velocidad mientras caen al agujero, chocan entre sí y acaban a veces por salir disparados en chorros que se salen incluso de la galaxia. En estos chorros, como los que ilustra el dibujo de arriba, se producen copiosas cantidades de rayos gamma. Sólo unas pocas galaxias como los quásares tienen chorros y sólo unos pocos de estos quásares producen rayos gamma.

Por si estos agujeros negros inmensos no fueran suficientemente misteriosos, 3C 279 lo es aún más. Porque lo más interesante es que 3C 279 nos ayuda a entender la historia de todo nuestro Universo.

Este quásar está extremadamente lejos. Está a cinco mil millones de años-luz. La luz ha tardado cinco mil millones de años en llegar hasta nosotros. El quásar 3C 279 está casi a medio camino del fin del Universo. Y resulta que los rayos gamma tienen un problema con las distancias. Cuando un rayo gamma se encuentra con luz, sucede un efecto curioso: puede desaparecer. Choca con la luz y se desvanece. Cuando más distancia recorre, más probable es que desaparezca, así que el viaje desde el otro lado del Universo se convierte en un viaje peligroso.

El espacio entre las galaxias es extremadamente oscuro. En el cielo allí no hay estrellas como en nuestro cielo. Sólo se ven galaxias lejanísimas y por tanto muy débiles. La luz llega de galaxias jóvenes y viejas, de todas las edades. Es la luz acumulada a lo largo de los eones de la historia del Universo. Los astrónomos estudian frenéticamente esta luz que hay entre las galaxias precisamente porque quieren entender la historia del Universo.

Tienen los rayos gamma de 3C 279 alguna posibilidad de sobrevivir al viaje? La mayoría de los astrónomos hasta ahora mismo pensaban que no. Que la luz se comería todos los rayos gamma. Y sin embargo apuntamos el telescopio MAGIC hacia este quásar el año pasado y ahí estaba, brillante en rayos gamma. Si llegan los rayos gamma, es que el Universo es más oscuro de lo que la mayor parte de los astrónomos pensaban. Y, por suerte para nosotros, más transparente a los rayos gamma!

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Más información:

Información adicional aportada por Artemio Herrero, investigador del Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC), una de las instituciones españolas* que ha participado en el estudio:

Los puntos destacados del artículo publicado en Science son, por una parte, que hemos detectado el primer cuasar y el primer objeto más lejano observado en un determinado rango de energías (entre 80 y nos 500 GeV, con desplazamiento al rojo z=0.536, o cinco mil millones de años luz), y por otra, el limite a la opacidad del Universo en esas energías, o lo que es equivalente, cuan transparente es a esa radiación.

El asunto es que el cuasar emite (por un mecanismo que todavía no esta claro) radiación de Muy Alta Energia (MAE). Esa radiación (son fotones) puede interaccionar con fotones de más baja energía, produciendo pares electrón-positrón. Lógicamente, eso reduce la cantidad de radiación de MAE. Cuantos más fotones de baja energía haya, mas interacciones y por tanto menos fotones de MAE habrá.

A partir de lo que observamos, podemos saber cuantos fotones de "baja” energía hay entre el cuasar observado y nosotros. Los resultados son consistentes con un modelo en que la absorción por fotones de baja energía (que constituye la Luz de Fondo Extragaláctica, EEF) en el que hay poca absorción de MAE. El Universo es bastante transparente, en un modo consistente con que los telescopios espaciales Hubble y Spitzer hayan detectado prácticamente todas las fuentes emisoras de luz.

Los fotones de "baja" energía que forman la EEF son los emitidos por estrellas y galaxias, y que evolucionan con el Universo. De este modo es muy interesante que nuestras medidas y modelos sean compatibles con esa radiación, que es la luz que va del ultravioleta al infrarrojo lejano.

* Instituciones españolas que han participado en la publicación:

Institut de Física d'Altes Energies
Universidad Complutense
Universitat Autònoma de Barcelona
Universitat de Barcelona Institut de Ciencias del Cosmos–Institut d'Estudis Especials de Catalunya (IEEC)
Instituto de Astrofisica de Canarias
Universidad de La Laguna
Institut de Cienciès de l'Espai [IEEC-Consejo Superior de Investigaciones Cíentificas (CSIC)]
Inst. de Astrofisica de Andalucia (CSIC)
Institució Catalana de Recerca i Estudis Avancats

Material gráfico:

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