Una colaboración internacional que reunió a más de 200 científicos de 13 países ha demostrado que las emisiones de rayos gamma de muy alta energía de los cuásares, galaxias con un núcleo muy energético, no se concentran en la región cercana a su agujero negro central, Pero, de hecho, se extienden a lo largo de varios miles de años luz a lo largo de chorros de plasma. Este descubrimiento revoluciona los escenarios actuales para el comportamiento de tales chorros de plasma. La obra, publicado en la revista Naturaleza el 18 de junio 2020, se llevó a cabo como parte de la colaboración H.E.S.S, involucrando en particular al CNRS y CEA en Francia, y la sociedad Max Planck y un grupo de instituciones de investigación y universidades en Alemania.

En los ultimos años, los científicos han observado el universo utilizando rayos gamma, que son fotones de muy alta energía. Rayos gamma, entre los rayos cósmicos que bombardean constantemente la Tierra, se originan en regiones del universo donde las partículas se aceleran a enormes energías inalcanzables en aceleradores construidos por humanos. Los rayos gamma son emitidos por una amplia gama de objetos cósmicos como los quásares, que son galaxias activas con un núcleo muy energético.

La intensidad de la radiación emitida por estos sistemas puede variar en escalas de tiempo muy cortas de hasta un minuto. Por lo tanto, los científicos creían que la fuente de esta radiación era muy pequeña y estaba ubicada en las proximidades de un agujero negro supermasivo. que puede tener una masa varios miles de millones de veces la del sol. Se cree que el agujero negro devora la materia que desciende en espiral y expulsa una pequeña parte de ella en forma de grandes chorros de plasma a velocidades relativistas. cerca de la velocidad de la luz, contribuyendo así a la redistribución de la materia en todo el universo.

Usando el H.E.S.S. observatorio en Namibia, una colaboración internacional de astrofísica observó una radiogalaxia (una galaxia que es muy luminosa cuando se observa en longitudes de onda de radio) durante más de 200 horas con una resolución incomparable. Como la radiogalaxia más cercana a la Tierra, Centaurus A es favorable a los científicos para tal estudio, permitiéndoles identificar la región que emite la radiación de muy alta energía mientras estudian la trayectoria de los chorros de plasma. Pudieron demostrar que la fuente de rayos gamma se extiende a una distancia de varios miles de años luz.

Esta emisión extendida indica que la aceleración de partículas no tiene lugar únicamente en las proximidades del agujero negro, sino también a lo largo de toda la longitud de los chorros de plasma. Según estos nuevos resultados, ahora se cree que las partículas se vuelven a acelerar mediante procesos estocásticos a lo largo del chorro. El descubrimiento sugiere que muchas radiogalaxias con chorros extendidos aceleran los electrones a energías extremas y podrían emitir rayos gamma. posiblemente explicando los orígenes de una fracción sustancial de la radiación de fondo gamma extragaláctica difusa.

Estos hallazgos proporcionan nuevos conocimientos importantes sobre los emisores de rayos gamma cósmicos, y en particular sobre el papel de las radiogalaxias como aceleradores de electrones relativistas altamente eficientes. Debido a su gran número, parecería que las radiogalaxias hacen colectivamente una contribución muy significativa a la redistribución de energía en el medio intergaláctico. Los resultados de este estudio requirieron observaciones extensas y técnicas de análisis optimizadas con H.E.S.S., el observatorio de rayos gamma más sensible hasta la fecha. Telescopios de próxima generación (Cherenkov Telescope Array, o CTA) deberían permitir observar este fenómeno con mayor detalle.