HAWC detecta la emisión extendida de dos pulsares revelando la interacción de estos objetos con su entorno, ahondando el misterio del exceso de positrones

INSTITUTO NACIONAL DE ASTROFÍSICA, ÓPTICA Y ELECTRÓNICA

Divulgación y Comunicación Científica

Boletín de prensa 51/2017 

Santa María Tonantzintla, Puebla, a 16 de noviembre. El observatorio de rayos gamma HAWC detectó la emisión extendida de dos pulsares cercanos a la Tierra, revelando la forma en que estos objetos interactúan con su entorno, y demostrando que este instrumento, ubicado en el estado de Puebla, México, es el idóneo para este tipo de mediciones.

En un artículo que será publicado en la prestigiosa revista Science este 17 de noviembre, los científicos involucrados en la investigación reportaron emisiones extendidas de rayos gamma alrededor de los pulsares Geminga y PSR B0656+14, los cuales están relativamente próximos a nosotros, a unos 800 años luz de nuestro planeta, y a tan sólo 165 años luz uno del otro.

            Si bien el experimento MILAGRO ya había detectado la emisión alrededor de Geminga, HAWC confirmó el hallazgo, midiendo con mayor precisión esta emisión, y descubriendo la relacionada con el pulsar PSR B0656+14, comenta en entrevista el doctor Alberto Carramiñana Alonso, astrofísico del Instituto Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica (INAOE) y miembro del equipo científico del observatorio HAWC.

            El investigador explica que las partículas de alta energía que emiten los pulsares van llenando el medio interestelar a su alrededor, emitiendo rayos gamma que permiten estudiar este proceso. Asimismo, subraya que las mediciones realizadas con HAWC descartan que el exceso observado en los positrones que llegan a la Tierra provenga de estos pulsares.

            Por su parte, el doctor Humberto Salazar Ibargüen, Director General de Cómputo y Tecnologías de la Información y Comunicaciones de la Benemérita Universidad Autónoma de Puebla (BUAP) y miembro del equipo científico de HAWC, dice que pese a que el observatorio tiene muy poco tiempo de inaugurado, ha comenzado tener resultados tan importantes como es eliminar la posibilidad de que dichos pulsares expliquen la anisotropía o el exceso de positrones detectado con satélites.

            “A nosotros nos tocó seguir desde nuestra colaboración con Rusia el lanzamiento del satélite Pamela, que fue el primero en detectar este exceso de positrones, fue todo un gran acontecimiento en 2008. Posteriormente, otros satélites comprobaron este exceso de antimateria. Vale la pena recordar que sabemos que la materia oscura y la energía oscura son el 96 por ciento de la masa que crea gravedad en el Universo, lo dominan, y no sabemos exactamente qué son. Este tipo de estudios nos podría decir qué son y ahora que HAWC, desde la Tierra, es capaz de comprobar que no son los pulsares los que explican este fenómeno, las teorías sobre la materia oscura van a tomar más fuerza”, subraya.

            Al respecto, el doctor Carramiñana agrega: “Mediciones independientes con satélites muestran que a la Tierra llegan más positrones de lo esperado. Hay varias posibles explicaciones de por qué llegan estos positrones, que son la antipartícula del electrón, al entorno de la Tierra. Una es la existencia de objetos, relativamente cercanos a nosotros, que los producen, como es el caso de los pulsares Geminga y PSR B0656+14, en la región de Monoceros. Lo que podemos medir es la forma en la cual se van propagando electrones y positrones, que es alterada por el campo magnético de nuestra galaxia, la Vía Láctea. De hecho, la medición de HAWC muestra que el avance de los electrones y positrones es muy lento como para poder explicar el exceso de positrones observado en la Tierra, descartando los pulsares como las posibles fuentes. La explicación alterna se basa en la existencia de esta materia oscura, por lo que sigue quedando abierta la posibilidad de que ésta pudiera ser la responsable del exceso de positrones que llega a nuestro planeta”.

            Aunque existen experimentos llamados telescopios Cherenkov atmosféricos que miden la emisión gamma de fuentes puntuales como los pulsares, para el doctor Carramiñana, HAWC es el instrumento idóneo para realizar mediciones de la emisión extendida en una zona de varios grados alrededor de fuentes puntuales en la Vía Láctea. Con HAWC se puede estudiar la forma en la que las partículas de alta energía se difunden en el medio interestelar y su interacción con el entorno a medida que avanza el tiempo.

            “Estos pulsares tienen edades de cientos de miles de años, el tiempo que ha tomado para que los electrones y positrones que emiten vayan llenando el medio interestelar a su alrededor como lo estamos midiendo. Es un proceso que entendemos relativamente bien, especialmente porque estos son dos de los pulsares más cercanos a la Tierra y mejor estudiados. Es de estos objetos de dónde nos podrían llegar electrones y positrones directamente, pero en este estudio concluimos que no ha habido tiempo suficiente para que estas partículas lleguen hasta nosotros”, puntualiza.

            Finalmente, el doctor Salazar concluye: “En este contexto científico estamos haciendo esta ciencia de frontera con un observatorio en Puebla, con sus primeros resultados publicados en una revista tan importante como Science. Hay una fuerte participación del INAOE y la BUAP en la construcción, operación y análisis de datos de este observatorio, y los teóricos buscarán las explicaciones a la parte de la Física que no se ha podido comprobar”.

            En el artículo de Science participaron miembros de la colaboración internacional HAWC, destacando el Instituto de Física Nuclear de la Academia Polaca de Ciencias en Cracovia, el Instituto Max Planck en Heidelberg y el Laboratorio Nacional de Los Álamos.

Ubicado en el Volcán Sierra Negra en el estado de Puebla a 4,100 metros sobre el nivel del mar, HAWC (High Altitude Water Cherenkov, por sus siglas en inglés) está integrado por 300 detectores Cherenkov de agua, cada uno constituido por un enorme contenedor de agua ultra pura de 5 metros de alto por 7.3 metros de diámetro, dotado con instrumentación de muy alta sensibilidad. Este experimento monitorea dos terceras partes del cielo cada 24 horas, permitiendo el estudio de fuentes celestes emisoras de rayos gamma los 365 días del año. En HAWC participan instituciones de Estados Unidos y México, entre las que destacan el INAOE y la Benemérita Universidad Autónoma de Puebla.

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