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    Emisión de rayos gamma de muy alta energía de una radiogalaxia

    Una imagen del Hubble de la radiogalaxia 3C264 y su chorro (se ha restado la luz de la propia galaxia y su disco interior para que sea más fácil ver el chorro). La cruz roja marca la ubicación del agujero negro supermasivo AGN (la cruz verde marca la ubicación de una característica de chorro). La imagen tiene unos mil años luz de diámetro. Los astrónomos han detectado variables, emisión de rayos gamma de muy alta energía desde el núcleo del agujero negro supermasivo de esta galaxia. Crédito:NASA / Archer et al., 2020

    Galaxias elípticas gigantes, las grandes estructuras galácticas más antiguas conocidas en el universo, no tienen brazos espirales y poca o ninguna actividad de formación estelar actual, pero sus agujeros negros supermasivos centrales son a menudo núcleos galácticos activos (AGN). Si bien casi todas las galaxias albergan un agujero negro supermasivo en sus núcleos, la mayoría de los núcleos no son AGN. Los astrónomos creen que las elípticas gigantes se formaron en el universo temprano, menos de mil millones de años después del Big Bang, después de una fase de rápida formación estelar, y luego evolucionó para hacerse aún más grande a través de fusiones de galaxias y acreción de gas del medio intergaláctico. La misma acumulación ayuda a alimentar los AGN que impulsan la expulsión de potentes chorros de partículas cargadas que se mueven rápidamente. Las partículas emiten fuertemente en radiofrecuencias, convertir estos objetos en objetivos brillantes para radiotelescopios, y muchas de estas galaxias se descubrieron por primera vez en estudios de radio.

    VERITAS, el sistema de matriz de telescopios de imágenes de radiación muy enérgico, es un observatorio CfA que consta de cuatro telescopios de 12 m ubicados en el Observatorio Fred L. Whipple en el monte Hopkins, Arizona. VERITAS está diseñado para estudiar fotones de rayos gamma, cada uno con aproximadamente cien millones de veces la energía del fotón de rayos X de mayor energía visto por el Observatorio de rayos X Chandra. Los astrónomos de CfA Wystan Benbow, Michael Daniel, Pascal Fortin, Gareth Hughes, y Emmet Roache, junto con un gran equipo de compañeros, utilizó VERITAS para buscar fotones de rayos gamma del AGN en radio-brillante, antiguas galaxias elípticas. Ellos y otros astrónomos se dieron cuenta de que los mismos chorros de partículas cargadas producidos por AGN que irradian en longitudes de onda de radio pueden, porque se mueven a velocidades cercanas a la de la luz, producen emisión de rayos gamma cuando sus partículas interactúan con fotones de baja energía. Esta emisión es particularmente brillante si esos chorros se observan casi de frente.

    Los astrónomos utilizaron VERITAS para estudiar el AGN en la galaxia elíptica 3C264 durante 2017-2019. Descubrieron una emisión de rayos gamma de muy alta energía a principios de 2018 y se dieron cuenta de que esta emisión debía ser variable. La emisión hizo este AGN, ubicado a unos trescientos millones de años luz de la Tierra, el AGN emisor de rayos gamma de muy alta energía más distante de los cuatro conocidos con chorros que no se observan de frente. Siguieron este descubrimiento con una gran campaña de observaciones por una variedad de telescopios de longitud de onda múltiple:Swift, Fermi-LAT, Observatorio de rayos X Chandra, y Hubble en el espacio, y observaciones ópticas y de radio en tierra utilizando el telescopio controlado robóticamente de Kitt Peak, la matriz de línea de base muy larga, y el Very Large Array. El complejo programa de análisis y datos de múltiples longitudes de onda del equipo les permitió determinar que 3C264 es probablemente similar a la famosa (y mucho más cercana) galaxia M87 y su chorro; M87 contiene el agujero negro supermasivo del que se obtuvieron imágenes el año pasado. Hasta ahora solo se han descubierto unas doscientas fuentes de rayos gamma de muy alta energía, incluyendo tanto AGN como no AGN. Los nuevos resultados en 3C264, como uno de los cuatro únicos AGN no frontales conocidos en galaxias elípticas, ampliar nuestro conocimiento de los jets AGN y su física subyacente. El equipo continúa monitoreando la fuente:se ven cuatro nudos brillantes en el chorro de radio y se espera que dos colisionen en los próximos años. con algunos fuegos artificiales esperados cuando esto suceda.


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