Los astrónomos han encontrado un acelerador de partículas a 17.000 años luz de la Tierra. Se trata de una fuente de rayos cósmicos que actúa como un pevatron espacial, una fuente de rayos cósmicos con energía de petaelectronvoltios.
Los astrónomos han localizado una fuente de rayos X muy duros en la Nebulosa del Manatí asociada con el microcuásar SS 433, que se encuentra a 17.000 años luz de distancia de la Tierra.
La fuente está ubicada al Este del microcuásar y consiste en nodos en los que las partículas se aceleran a energías de cientos de teraelectronvoltios, lo que apoya la idea de que la nebulosa puede ser un pevatron espacial, es decir, una fuente de rayos cósmicos con energía de petaelectronvoltios (PeV), superior a la energía alcanzada en el Gran Colisionador de Hadrones LHC, el acelerador de partículas más grande y de mayor energía que existe, y la máquina más grande construida por el ser humano.
La nebulosa W50 (o "Manatí") está clasificada como uno de los restos más grandes de una supernova galáctica que estalló hace unos diez mil años. Tiene unas dimensiones de más de 200×100 parsecs y se encuentra a una distancia de 5,5 kiloparsecs del Sol (un kiloparsec equivale a casi tres mil años luz).
Sin embargo, W50 es ampliamente conocido principalmente por contener el exclusivo binario de rayos X SS 433, que es el primer representante conocido de los microcuásares. Contiene un agujero negro de masa estelar rodeado por un disco de acreción de material estelar OB masivo que genera chorros relativistas.
W50, que parece un manatí nadando, tiene una morfología única asociada con la interacción de la materia en la nebulosa con un microcuásar.
Gracias a los telescopios
En las partes occidental y oriental de la nebulosa se observan regiones emisoras en el rango de radio, similares a los "oídos de radio" de las galaxias activas.
Además, el Manatí es uno de los candidatos a aceleradores de rayos cósmicos (pevatrones) en la Vía Láctea. Debido a sus propiedades, la nebulosa es extremadamente interesante para los científicos, ya que les permite estudiar una variedad de procesos astrofísicos.
Un equipo de astrofísicos dirigido por Samar Safi-Harb, de la Universidad de Manitoba (Canadá), ha publicado los resultados de los telescopios espaciales de rayos X NuSTAR, Chandra y XMM-Newton que exploran el interior Este de W50.
El objetivo del trabajo era estudiar los procesos de aceleración de partículas en la nebulosa, en particular, para determinar la fuente de la radiación de rayos X más intensa.
Los científicos han descubierto que los rayos X no térmicos más duros, con energías de fotones de hasta 30 kiloelectronvoltios y un índice de fotones de 1,6, provienen de una región anudada llamada "cabeza", de unos minutos de arco de tamaño, que se encuentra a 29 parsecs al Este de SS 433.
En esta región, el choque final cerca del lóbulo de radio está dominado por rayos X ya suaves, mientras que se observan nodos compactos de rayos X duros dentro de la región de propagación del chorro de SS 433.
Poderoso acelerador de partículas
La detección de rayos X duros, de energías de hasta 30 kiloelectronvoltios, proporciona energías de electrones de hasta 250 teraelectronvoltios (con un campo magnético calculado de 12 microgauss), lo que apoya la idea de que el microcuásar es un poderoso acelerador de partículas.
La energía requerida para acelerar los electrones a las energías observadas en la "cabeza" es de aproximadamente 2,4×10 44 ergios.
Los investigadores especulan con que los nodos que emiten rayos X duros están relacionados con el flujo de salida del chorro, y que las partículas cargadas están siendo aceleradas por algún mecanismo de aceleración no estándar que involucra la inyección reciente de partículas y su reaceleración.
Se puede formar una imagen más precisa de los procesos en esta región sobre la base de futuras observaciones de la nebulosa de alta resolución, de múltiples longitudes de onda y más profundas, destacan los investigadores.
Referencia
Hard X-ray emission from the eastern jet of SS 433 powering the W50 `Manatee' nebula: Evidence for particle re-acceleration. Samar Safi-Harb et al. arXiv:2207.00573v1
