Fermi de la NASA realiza primer estudio Gamma-ray de una lente gravitacional

Un equipo internacional de astrónomos, utilizando el Observatorio de Fermi de la NASA, hizo la primera medición de rayos gamma de una lente gravitacional, una especie de telescopio natural formado cuando una rara alineación cósmica permite que la gravedad de un objeto masivo puede doblar y amplifican la luz de una fuente más distante.

Este logro abre nuevas vías de investigación, incluyendo una forma novedosa para sondear las regiones de emisión cerca de agujeros negros supermasivos. Incluso es posible encontrar otros lentes gravitacionales con datos del telescopio espacial Fermi de rayos Gamma.
Esta película ilustra los componentes de un sistema de lente gravitacional conocido como B0218 + 357. Diferentes líneas de visión a un blazar de fondo como resultado dos imágenes que muestran explosiones en momentos ligeramente diferentes. Fermi de la NASA hizo las primeras mediciones de rayos gamma de este retraso en un sistema de lentes. Crédito de la imagen: NASA Goddard Space Flight Center

"Empezamos a pensar en la posibilidad de hacer esta observación un par de años después que se lanzó Fermi, y finalmente todas las piezas se unieron a finales de 2012," dijo a Teddy Cheung, principal a científico para el hallazgo y astrofísico en el laboratorio de investigación Naval en Washington.

En septiembre de 2012, telescopio de área grande (LAT) de Fermi detecta una serie de llamaradas de rayos gamma brillante de una fuente conocida como B0218 + 357, localizado a 4.350 millones de años luz de la Tierra en dirección de una constelación llamada Triangulum. Esas llamaradas de gran alcance, en un sistema de lente gravitacional conocido, proporcionan la clave para hacer la medición de la lente.

 

Los astrónomos clasifican B0218 + 357 como un blazar--un tipo de galaxia activa conocida por sus intensas emisiones y comportamiento impredecible. En el corazón de la blazar es un enorme agujero negro con una masa millones a miles de millones de veces la del Sol. Como cuestión espirales hacia el agujero negro, algunas ráfagas hacia fuera como chorros de partículas viajando a la velocidad de la luz en direcciones opuestas.

 

El brillo extremo y variabilidad de blazars el resultado de una orientación de oportunidad que trae uno jet casi directamente en línea con la Tierra. Los astrónomos efectivamente miran dentro del cañón del jet, que mejora en gran medida su emisión aparente.

 

Esta imagen del Hubble de lente gravitacional B0218 + 357 revela dos fuentes luminosas separadas por alrededor de un tercio de un sexagesimal, cada una de las imagenes del fondo blazar. Brazos espirales pertenecientes a la galaxia lensing también pueden verse. B0218 + 357 cuenta con la menor separación de lente, imágenes conocidas actualmente.

Crédito de la imagen: NASA/ESA y el Hubble

 

Mucho antes de que la luz de B0218 + 357 nos alcanza, pasa directamente a través de una galaxia espiral de cara-en - una muy parecida a la nuestra propia( Vía Láctea)--cerca de 4 mil millones años luz de distancia.

 

La gravedad de la galaxia dobla la luz en diferentes caminos, así que los astrónomos consideran el blazar fondo de imágenes dobles. Con sólo un tercio de un sexagesimal (menos de 0,0001 grados) entre ellos, el B0218 + 357 imágenes mantiene el récord de la separación más pequeña de cualquier sistema lensed conocido.

 

Mientras que radio y telescopios ópticos pueden resolver y controlar las imágenes de blazar individuales, Fermi LAT puede. En cambio, el equipo de Fermi había explotado un efecto de "reproducción retardada".

 

"Una trayectoria de la luz es ligeramente más largo que el otro, así que cuando detectamos las llamaradas en una sola imagen podemos intentar atraparlas días después cuando repite en la otra imagen," dijo el miembro del equipo de Jeff Scargle, astrofísico en el centro de investigación Ames de la NASA en Moffett Field, California

 

En septiembre de 2012, cuando la actividad del blazar hechó la fuente de rayos gamma más brillante fuera de nuestra galaxia, Cheung se dio cuenta que era una oportunidad de oro. Se le concedió una semana de tiempo de observación LAT objetivo de oportunidades, de 24 de septiembre al 1 de octubre cazar para retrasa las llamaradas.

 

En la reunión de la American Astronomical Society en National Harbor, Maryland, Cheung dijo que el equipo había identificado a tres episodios de bengalas que muestran retrasos en reproducción de 11,46 días, con la evidencia más fuerte encontrada en una secuencia de bengalas capturados durante las observaciones de la semana de LAT.

 

En el corazón de una galaxia activa, materia cayendo hacia un agujero negro supermasivo crea chorros de partículas viajando a la velocidad de la luz. Para las galaxias activas clasificadas como blazars, uno de estos jets viaja casi directamente hacia la tierra.

Crédito de la imagen: NASA/Goddard Space Flight Center imagen Conceptual Lab

 

 

 

Curiosamente, el retraso de rayos gamma es un día más de informe de las observaciones de radio para este sistema. Y mientras que las bengalas y su reproducción muestran similar brillo de rayos gamma, en longitudes de onda de radio un blazar imagen es aproximadamente cuatro veces más brillante que el otro.

 

Los astrónomos no creen que los rayos gamma surgen de las mismas regiones como las ondas de radio, así que estas emisiones probables toman caminos ligeramente diferentes, con correspondientemente diversos retrasos y amplificaciones, como viajan a través del lente.

 

"En el transcurso de un día, una de esas llamaradas puede alegrar el blazar por 10 veces en los rayos gamma, pero sólo el 10 por ciento en luz visible y la radio, que nos dice que la región de emisión de rayos gamma es muy pequeña en comparación con los emisores de energías más bajas," dijo el miembro del equipo de Stefan Larsson, un astrofísico de la Universidad de Estocolmo en Suecia.

 

Como resultado, la gravedad de las concentraciones pequeñas de la materia en la galaxia lensing puede desviar y amplificar los rayos gamma que es más importante que la luz de baja energía. Desentrañar estos efectos llamados microlensing plantea un reto a aprovechando más observaciones de lente de alta energía.

 

Los científicos dicen que comparando las observaciones de radio y rayos gamma de sistemas adicionales de lente podrían ayudar a brindar nuevos conocimientos sobre el funcionamiento de poderosos chorros de agujeros negros y establecer nuevas restricciones en cantidades importantes cosmológicas como la constante de Hubble, que describe la tasa del universo en expansión.

 

Este interactivo ilustra cómo lentes gravitacionales pueden ser observados por el telescopio espacial de la NASA Fermi de rayos Gamma.

Crédito de la imagen: NASA Goddard Space Flight Center

 

 

 

 

El equipo, dijo, sería el resultado más emocionante, la detección de la LAT de un retraso de reproducción en una fuente de rayos gamma aún no identificado como una lente gravitacional en otras longitudes de onda.

 

Un artículo que describe la investigación aparece en una edición futura de The Astrophysical Journal Letters.

 

Telescopio espacial de la NASA Fermi de rayos Gamma es una alianza de Astrofísica y la física de partículas. Fermi está gestionado por la NASA Goddard Space Flight Center en Greenbelt, Maryland. Fue desarrollado en colaboración con el Departamento de energía de Estados Unidos, con aportes de instituciones académicas y socios en Francia, Alemania, Italia, Japón, Suecia y Estados Unidos.

 

J. D. Harrington
NASA Headquarters, Washington
202-358-5241
j.d.harrington@nasa.gov
Lynn Chandler
NASA's Goddard Space Flight Center, Greenbelt, Md.
301-286-2806
lynn.chandler-1@nasa.gov

Traducción: El Quelonio Volador