Con un telescopio especializado en Namibia, un equipo de investigadores dirigido por DESY ha probado cierto tipo de estrella binaria como un nuevo tipo de fuente de radiación gamma cósmica de muy alta energía. Eta Carinae se encuentra a 7500 años luz de distancia en la constelación de Carina (la quilla del barco) en el cielo del sur y, basado en los datos recopilados, emite rayos gamma con energías de hasta 400 gigaelectronvoltios (GeV), unas 100 mil millones de veces más que la energía de la luz visible. El equipo encabezado por Stefan Ohm de DESY, Eva Leser y Matthias Füßling presentan sus hallazgos, realizado en el observatorio de rayos gamma High Energy Stereoscopic System (H.E.S.S.), en el diario Astronomía y Astrofísica . Una animación multimedia adjunta explica el fenómeno. "Con estas visualizaciones queremos hacer tangible la fascinación por la investigación, "enfatiza el Director de Física de Astropartículas de DESY, Christian Stegmann.

Eta Carinae es un sistema binario de superlativos, compuesto por dos gigantes azules, uno unas 100 veces, el otro tiene aproximadamente 30 veces la masa de nuestro sol. Las dos estrellas se orbitan entre sí cada 5,5 años en órbitas elípticas muy excéntricas, su separación varía aproximadamente entre la distancia de nuestro Sol a Marte y del Sol a Urano. Ambas estrellas gigantes arrojan densas vientos estelares supersónicos de partículas cargadas hacia el espacio. En el proceso, el más grande de los dos pierde una masa equivalente a todo nuestro Sol en solo 5000 años aproximadamente. El más pequeño produce un viento estelar rápido que viaja a velocidades de alrededor de once millones de kilómetros por hora (alrededor del uno por ciento de la velocidad de la luz).

Se forma un enorme frente de choque en la región donde chocan estos dos vientos estelares, calentar el material en el viento a temperaturas extremadamente altas. Alrededor de 50 millones de grados Celsius, esta materia irradia intensamente en el rango de rayos X. Las partículas en el viento estelar no son lo suficientemente calientes como para emitir radiación gamma, aunque. "Sin embargo, Las regiones de choque como esta son típicamente sitios donde las partículas subatómicas son aceleradas por fuertes campos electromagnéticos predominantes, "explica Ohm, quien es el jefe del H.E.S.S. grupo en DESY. Cuando las partículas se aceleran tan rápidamente, también pueden emitir radiación gamma. De hecho, los satélites "Fermi, "operado por la agencia espacial estadounidense NASA, y ágil, perteneciente a la agencia espacial italiana ASI, Ya se detectaron rayos gamma energéticos de hasta unos 10 GeV procedentes de Eta Carinae en 2009.

"Se han propuesto diferentes modelos para explicar cómo se produce esta radiación gamma, "Füßling informa." Podría ser generado por electrones acelerados o por núcleos atómicos de alta energía. "Determinar cuál de estos dos escenarios es correcto es crucial:los núcleos atómicos muy energéticos representan la mayor parte de los llamados Rayos Cósmicos, una granizada cósmica subatómica que golpea la Tierra constantemente desde todas las direcciones. A pesar de una intensa investigación durante más de 100 años, las fuentes de los Rayos Cósmicos aún no se conocen de manera exhaustiva. Dado que los núcleos atómicos cargados eléctricamente son desviados por campos magnéticos cósmicos a medida que viajan a través del universo, la dirección desde la que llegan a la Tierra ya no apunta a su origen. Rayos gamma cósmicos, por otra parte, no se desvían. Entonces, si se puede demostrar que los rayos gamma emitidos por una fuente específica se originan en núcleos atómicos de alta energía, Se habrá identificado uno de los aceleradores de radiación de partículas cósmicas largamente buscados.

"En el caso de Eta Carinae, los electrones tienen dificultades para acelerar a altas energías, porque los campos magnéticos los desvían constantemente durante su aceleración, que les vuelve a perder energía, ", dice Leser." La radiación gamma de muy alta energía comienza por encima del rango de 100 GeV, lo cual es bastante difícil de explicar en Eta Carinae que proviene de la aceleración de electrones ". Los datos del satélite ya indicaron que Eta Carinae también emite radiación gamma más allá de 100 GeV, y H.E.S.S. ahora ha logrado detectar dicha radiación hasta energías de 400 GeV en el momento del encuentro cercano de las dos gigantes azules en 2014 y 2015. Esto convierte a la estrella binaria en el primer ejemplo conocido de una fuente en la que la radiación gamma de muy alta energía es generado por la colisión de los vientos estelares.

"El análisis de las mediciones de radiación gamma tomadas por H.E.S.S. y los satélites muestra que la radiación se puede interpretar mejor como el producto de núcleos atómicos rápidamente acelerados, "dice el estudiante de doctorado de DESY, Ruslan Konno, que ha publicado un estudio complementario, junto con científicos del Instituto Max Planck de Física Nuclear en Heidelberg. "Esto convertiría las regiones de choque de los vientos estelares en colisión en un nuevo tipo de acelerador de partículas natural para los rayos cósmicos". Con H.E.S.S., que lleva el nombre del descubridor de los rayos cósmicos, Victor Franz Hess, y el próximo conjunto de telescopios Cherenkov (CTA), el observatorio de rayos gamma de próxima generación que se está construyendo actualmente en el altiplano de Chile, los científicos esperan investigar este fenómeno con mayor detalle y descubrir más fuentes de este tipo.

Gracias a las observaciones detalladas de Eta Carinae en todas las longitudes de onda, las propiedades de las estrellas, sus órbitas y vientos estelares se han determinado con relativa precisión. Esto les ha dado a los astrofísicos una mejor imagen del sistema estelar binario y su historia. Para ilustrar las nuevas observaciones de Eta Carinae, Los astrofísicos de DESY han producido una animación de vídeo junto con los especialistas en animación del galardonado Science Communication Lab. Las imágenes generadas por computadora están cerca de la realidad porque el orbital medido, Para ello se utilizaron parámetros estelares y de viento. El artista multimedia internacionalmente aclamado Carsten Nicolai, quien usa el seudónimo de Alva Noto para sus obras musicales, creó el sonido para la animación.

"Considero que la ciencia y la investigación científica son extremadamente importantes, "dice Nicolai, que ve estrechos paralelos en el trabajo creativo de artistas y científicos. Para él, el atractivo de este trabajo también radica en la mediación artística de los resultados de la investigación científica:"en particular, el hecho de que no es una banda sonora de película, pero tiene una genuina referencia a la realidad, "enfatiza el músico y el artista. Junto con el sonido compuesto exclusivamente, esta colaboración única de científicos, artistas de animación y músicos han dado como resultado un trabajo multimedia que lleva a los espectadores a un viaje extraordinario hacia una estrella doble superlativa a unos 7500 años luz de distancia.