Se ha detectado una emisión cósmica de rayos gamma del orden del petaelectronvoltio, concretamente 10¹⁵ electronvoltios. La fuente emisora es el “viento” generado por el púlsar PSR J1849-0001 en una nebulosa. Este descubrimiento ha desconcertado a la comunidad científica porque la eficiencia de aceleración de partículas calculada para esta estructura celeste se aproxima o incluso supera los límites teóricos permitidos en condiciones magnetohidrodinámicas ideales.

 

La detección se ha hecho mediante el observatorio LHAASO (Large High Altitude Air Shower Observatory), emplazado en China.

 

Este estudio lo ha realizado la Colaboración LHAASO, el equipo de científicos que trabaja habitualmente con los datos recolectados por el LHAASO. El equipo incluye, entre muchos otros, a Ruoyu Liu, Kai Wang y Chaonan Tong, de la Universidad de Nankín en China, así como Songzhan Chen y Lingyu Wang, del Instituto de Física de Altas Energías de la Academia China de Ciencias.

Una nebulosa con viento de púlsar es una espectacular estructura celeste de alta energía que se forma cuando un púlsar —una estrella de neutrones magnetizada y de rápida rotación— expulsa un viento de partículas cargadas que se mueven a casi la velocidad de la luz hacia el espacio circundante, donde colisionan violentamente con el gas y el polvo de la nebulosa, haciendo que esta aumente su brillo.

 

Uno de los ejemplos más famosos de nebulosa con viento de púlsar es la nebulosa del Cangrejo. Está energizada por uno de los púlsares más luminosos de la Vía Láctea. La Colaboración LHAASO determinó que su eficiencia de aceleración de partículas alcanza como mínimo el 16% del límite máximo teórico.

 

El presente estudio se centra en otra nebulosa con viento de púlsar, energizada por el púlsar PSR J1849-0001. Ubicado en la constelación del Águila, PSR J1849-0001 tiene una luminosidad de desaceleración de rotación (o luminosidad de frenado) aproximadamente 50 veces menor que la del púlsar de la Nebulosa del Cangrejo. En las teorías más aceptadas sobre la evolución y las emisiones de nebulosas con viento de púlsar, un valor menor en dicho parámetro suele corresponder a una menor luminosidad en la radiación de alta energía.

Sin embargo, las mediciones espectrales efectuadas por el LHAASO revelan que la luminosidad de rayos gamma de la nebulosa investigada en el rango de energías del petaelectronvoltio es varias veces mayor que la de la nebulosa del Cangrejo. Esto indica que el sistema es sorprendentemente eficiente en la conversión de la energía del viento del púlsar en partículas de energía ultraelevada.

 

Recreación artística de PSR J1849-0001 en su nebulosa provocando la emisión observada de fotones gamma de muy alta energía. (Ilustración: LHAASO Collaboration)

Mediante observaciones multiespectrales, incluyendo datos de rayos X, los investigadores corroboraron que la eficiencia de aceleración de partículas en la nebulosa supera a la de la nebulosa del Cangrejo.

 

Estos sorprendentes resultados desafían las teorías actuales sobre la aceleración de partículas en nebulosas con viento de púlsar. Según los modelos convencionales, se supone que la aceleración de partículas ocurre en el frente de choque de terminación, la región donde el viento del púlsar se desacelera bruscamente al colisionar con una mayor cantidad de materia de la nebulosa circundante. Sin embargo, si las energías de las partículas observadas se generasen en esta ubicación, la eficiencia de aceleración requerida superaría el 100%, lo cual es físicamente imposible. En consecuencia, esta discrepancia sugiere que el modelo estándar de frente de choque de terminación no puede explicar completamente la emisión observada.

 

El estudio se titula “An extreme particle accelerator powered by pulsar PSR J1849−0001”. Y se ha publicado en la revista académica Nature Astronomy. (Fuente: NCYT de Amazings)