Una señal que comenzó su viaje cuando el universo era considerablemente más joven acaba de proporcionar a los astrónomos una nueva herramienta para estudiar su evolución. Los telescopios LST-1 y MAGIC, instalados en el Observatorio del Roque de los Muchachos, en La Palma, analizaron la emisión de OP 313, el blázar de muy alta energía más lejano detectado hasta ahora, situado aproximadamente a 8.000 millones de años luz de la Tierra.
El estudio, publicado en Astronomy & Astrophysics y coliderado por investigadores del Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA-CSIC), permitió observar rayos gamma con energías superiores a los 100 gigaelectronvoltios y utilizarlos para investigar no solo el objeto que los produjo, sino también el espacio que atravesaron durante miles de millones de años antes de llegar hasta nosotros.
OP 313 pertenece a una clase de galaxias particularmente extremas en cuyo centro existe un agujero negro supermasivo que expulsa enormes chorros de partículas a velocidades próximas a la de la luz. Cuando uno de esos chorros apunta aproximadamente hacia la Tierra, el objeto recibe el nombre de blázar y puede convertirse en una de las fuentes de radiación más energéticas del universo.
LST-1 detectó una señal que muy pocas fuentes lejanas consiguen producir
La detección ocurrió inicialmente en diciembre de 2023, cuando LST-1, el primer prototipo de gran tamaño del futuro Cherenkov Telescope Array Observatory, registró radiación procedente de OP 313 por encima de los 100 GeV.
La distancia convierte el hallazgo en algo especialmente poco frecuente, porque los rayos gamma de muy alta energía tienen grandes dificultades para atravesar semejantes extensiones del universo sin interactuar con otras formas de radiación.
Jorge Otero, que colideró el trabajo durante su etapa en el IAA-CSIC, explicó que antes de esta detección únicamente se habían identificado nueve fuentes de este tipo en el rango de muy altas energías, por lo que OP 313 ofrece una oportunidad excepcional para estudiar cómo los agujeros negros supermasivos aceleran partículas y generan radiación en condiciones extremas.
Las observaciones indican que los rayos gamma se originaron en un potente chorro de plasma expulsado desde las proximidades del agujero negro supermasivo situado en el centro de la galaxia.
La luz del blázar también permite estudiar todo lo que encontró durante el camino
Lo interesante de OP 313 es que su enorme distancia convierte sus fotones en una especie de sonda de la historia del universo. Durante los aproximadamente 8.000 millones de años que necesitaron para llegar hasta nosotros, los rayos gamma atravesaron la llamada luz de fondo extragaláctica difusa o EBL.
Esta radiación está formada por la luz acumulada de estrellas y galaxias a lo largo de la historia cósmica. Cuando un rayo gamma extremadamente energético interactúa con ella, puede desaparecer y transformarse en un par formado por un electrón y un positrón, un proceso conocido como producción de pares.
Como consecuencia, parte de la señal original llega atenuada a la Tierra. Al medir exactamente cuánto se ha debilitado, los astrónomos pueden estimar las propiedades de esa luz de fondo y obtener información sobre cómo evolucionaron las estrellas y galaxias durante miles de millones de años.
Daniel Morcuende, también colíder del trabajo durante su etapa en el IAA-CSIC, destacó que esta atenuación permite utilizar objetos como OP 313 para reconstruir indirectamente la historia luminosa del universo.
La Palma tendrá tres nuevos telescopios para mirar todavía más lejos
El análisis fue posible gracias a una campaña coordinada que combinó las observaciones de LST-1 y MAGIC con información obtenida desde otros instrumentos, entre ellos el Observatorio de Sierra Nevada, el Submillimeter Array y el radiotelescopio de Effelsberg.
La capacidad para estudiar este tipo de fuentes aumentará próximamente. El 15 de octubre, la colaboración LST tiene previsto inaugurar en La Palma otros tres telescopios que, junto con LST-1, formarán un subarreglo completo destinado a detectar algunos de los fenómenos más energéticos del cosmos.
OP 313 demuestra hasta qué punto una señal procedente de un agujero negro lejano puede contener información sobre mucho más que su lugar de origen. Cada fotón que consiguió cruzar 8.000 millones de años de universo también lleva impresa parte de la historia de todo lo que encontró por el camino.
