El telescopio MAGIC detecta la emisión de rayos gamma de mayor energía conocida hasta la fecha en el púlsar del Cangrejo

El telescopio de rayos gamma MAGIC ha detectado la emisión pulsada de más alta energía emitida por el púlsar situado en el centro de la Nebulosa del Cangrejo.

Esta famosa nebulosa se encuentra a unos 6.000 años luz de la Tierra, en la Constelación de Tauro. Es el resto de una explosión de supernova que tuvo lugar en el año 1054. En su centro se encuentra el llamado púlsar del Cangrejo, una estrella de neutrones de unos 20 kilómetros de diámetro y poco más de una masa solar, resultado de la explosión de la estrella original. Su campo magnético es unos 10 billones de veces más intenso que el de la Tierra.

El telescopio MAGIC (Major Atmospheric Gamma Imaging Cherenkov) ha detectado la emisión de más alta energía emitida por el púlsar situado en el centro de la Nebulosa del Cangrejo. La imagen muestra la nebulosa en los rangos óptico y de rayos X. Abajo, la curva de luz muestra el pulso regular con un período de 0.033 segundos.
Créditos: NASA/CXC/ASU/J. Hester et al. Colaboración MAGIC.

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Esta estrella de neutrones rota 30 veces por segundo, emitiendo breves pulsos de luz (y de ahí el nombre de púlsar) a todas las longitudes de onda, desde ondas de radio y luz visible, pasando por los rayos X hasta llegar a los rayos gamma. Los intensísimos campos magnéticos y gravitatorios presentes en los púlsares hacen de estos objetos laboratorios únicos para estudiar el comportamiento de la materia bajo condiciones extremas imposibles de reproducir en la Tierra.

De los casi 2.000 púlsares conocidos, sólo siete han sido detectados en rayos gamma. Hace aproximadamente una década, el experimento espacial EGRET constató la existencia de emisión pulsada hasta energías de unos 5 Gigaelectronvoltios proveniente del púlsar del Cangrejo, es decir, hasta energías unos mil millones de veces mayores que la de la luz visible. Ahora, MAGIC ha conseguido por primera vez la detección de rayos gamma procedentes de este púlsar con energías de hasta 60 Gigaelectronvoltios. Estos resultados se presentan en el próximo número de la revista Science.

A pesar de que ya han pasado 40 años desde el descubrimiento del primer púlsar, el mecanismo responsable de la emisión pulsada en estos objetos es aún una cuestión abierta. Los diferentes modelos propuestos explican la emisión pulsada de rayos gamma como consecuencia de la aceleración de partículas en los intensos campos magnéticos de los púlsares, llegando éstas a alcanzar velocidades próximas a la de luz. Se desconoce con certeza dónde se encuentran las zonas capaces de acelerar partículas hasta energías tan elevadas. Podría ser que se sitúen junto a los polos de la estrella, o lejos de ésta, en la parte externa de la magnetosfera del púlsar. Queda también por esclarecer el mecanismo que hace que la emisión gamma desaparezca por encima de una determinada energía. Para responder a estos interrogantes, los científicos han intentado durante años detectar los rayos gamma de mayor energía emitidos por un púlsar.

El telescopio MAGIC logró detectar la emisión pulsada de rayos gamma por encima de 25 Gigaelectronvoltios del púlsar del Cangrejo, en una campaña de observación realizada en el invierno de 2007. La detección fue posible gracias a una mejora innovadora de la electrónica del telescopio que permitió disminuir el umbral de observación en un factor 2, lo que supone todo un avance dentro del campo de la astronomía gamma con telescopios terrestres. Además, MAGIC ha conseguido determinar la energía a partir de la cual la emisión del púlsar desaparece abruptamente, resultando ser ésta de unos 20 Gigaelectronvoltios. Un valor tan alto era inesperado, e indica que la emisión gamma ocurre lejos de la superficie de la estrella de neutrones. Este descubrimiento, que de por sí excluye uno de los tres modelos básicos de emisión de radiación pulsada, será crucial a la hora de revisar los modelos teóricos existentes hasta la fecha.

MAGIC es un telescopio de rayos gamma con un espejo de 17 metros de diámetro, lo que le convierte en el mayor telescopio de su clase en el mundo. La construcción y explotación científica de MAGIC es el fruto de una gran colaboración internacional en la que participan más de 150 científicos, principalmente de España, Alemania e Italia. El telescopio está situado en el observatorio del Roque de los Muchachos del Instituto de Astrofísica de Canarias (La Palma). Actualmente, la colaboración MAGIC está finalizando la puesta en marcha de un segundo telescopio, MAGIC-II, que comenzará en breve a realizar observaciones en modo estereoscópico junto al telescopio ya existente.

España es uno de los miembros fundadores de MAGIC, y actualmente uno de los países con mayor peso dentro de la colaboración con las siguientes instituciones activamente involucradas: el Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC), Universidad Complutense de Madrid, Universitat Autònoma de Barcelona, Universitat de Barcelona, Institut de Física d'Altes Energies (IFAE), Institut de Ciencies de l'Espai (IEEC-CSIC) y el Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA-CSIC).

Dentro del campo de los púlsares, las instituciones españolas han jugado un papel relevante, iniciando ya en 2001 los primeros estudios sobre la búsqueda de púlsares con MAGIC. Uno de los autores del trabajo publicado, Marcos López, realizó su tesis doctoral en la universidad Complutense, siendo actualmente uno de los responsables del estudio de púlsares con MAGIC.

Vía: Instituto de Astrofísica de Canarias