Esperando por Cygnus-X3

#1# Febrero 25, 2000 – Es un clásico caso de verdad siendo mas extraño que la ficción. Gigantes discos de gas – llamados discos de acrecimiento – giran alrededor de agujeros negros centrales que pesan lo que millones e inclusive miles de millones de masas solares. Mientras el gas de los discos de acrecimiento cae en el agujero este se calienta y brilla tan intensamente en forma de rayos-X que podemos verlo a miles de millones de años de distancia. Los corazones de estos sistemas, llamados núcleos activos galácticos, (AGNs Active Galactive Nuclei en ingles), sobrepasan el brillo de las estrellas en la galaxia anfitriona por factores de 10 a 1000. Cerca del 10% de todas las AGNs son todavía extrañas. Estas producen estrechos impulsos de partículas energéticas y campos magnéticos, y los expulsan hacia fuera con dirección contraria del disco a cerca de la velocidad de la luz. Cuando estos impulsos son dirigidos hacia la tierra, parecen especialmente brillantes y los astrónomos lo llaman un “blazar”. Entre los AGNs, los blazars pueden ser detectados en todo el amplio rango de frecuencias, desde las ondas de radio hasta los rayos gamma. Muchos aspectos de los blazars todavía son un misterio. ¿Qué acelera el material en los jets a velocidades relativistas? ¿Cómo son los jets enfocados? ¿De que están hechos? Las respuestas a algunas de estas preguntas acerca de las distantes galaxias pueden descansar justo en nuestra propia vial actea, en el sistema solar binario Cygnus X-3. “Cygnus X-3 es un agujero negro o una estrella de neutrones que esta adquiriendo masa de una estrella compañera”. Explica Mike McCollough del centro de vuelo espacial NASA/Marshall. “Debido a estos profundos pozos gravitatorios, una gran cantidad de energía puede ser liberada en rayos-X y rayos-gamma. Es también una brillante fuente de radio que experimenta destellos masivos de vez en cuando”. Durante un intenso destello en 1997, McCollough y sus colegas hicieron un mapa de radio de alta resolución de Cygnus-X3 usando el “arreglo de línea base muy larga” (Very Long Baseline Array, VLBA en ingles), un interferómetro de radio del tamaño de un continente. “Cuando miramos las imágenes bajo lupa, había definitivamente un radio jet de un lado, alrededor de 50 millonésimas de segundo”, recalco McCollough “Dos días después se extendió a 120 millonésimas de segundo y luego desapareció. Esto hace de Cyg X-3 un blazar – una fuente jet donde estábamos mirando justo en el jet”. #2# “Cygnus X-3 puede ser el primer ejemplo de blazar aquí en nuestra propia galaxia”, continua “Es el único caso de una estrella “Wolf rayet” conocida con una compañía compacta” Las estrellas Wolf-rayet son estrellas masivas – 7 a 50 masas solares – que han agotado su capa externa de hidrogeno. Lo que mas queda es el Helio. Estos tipos de estrellas tienen un viento estelar muy vigoroso, y probablemente sea esto lo que lleva las cosas a esta fuente”. “No podemos ver Cygnus X-3 óptimamente porque Esta en un plano galáctico donde lo óptico se extingue por polvo interestelar que obscurece la fuente. Afortunadamente, podemos verlo en un ancho de banda infrarrojo y así es como sabemos que es una estrella Wolf-rayet, por las líneas espectrales infrarrojas. La modulación de las emisiones de rayos infrarrojos y rayos-X nos da el periodo orbital del binario, solo 4,8 horas”. La oportunidad de estudiar a Cygnus X-3 durante un destello brillante puede estar justo a la vuelta de la esquina. McCollough y sus colegas creen que otra erupción es inminente. #3# “Justo antes de un gran destello, la emisión de radio y rayos-X de Cygnus X-3 baja en gran cantidad y se queda así por días o semanas”. Explico McCollough. “Es como si algo se estuviera construyendo antes de la explosión. Esto nos deja predecir grandes destellos. El 18 de febrero una emisión de radio de Cygnus X-3 cayó a niveles muy bajos y se quedo así. La fuerte emisión de rayos-X (20-100keV) cuya BATSE (en el observatorio compton de rayos gamma, en la imagen de la derecha) usualmente detecta desde su fuente también desapareció a finales de enero. Creemos que esto es el precursor de una actividad mayor.” Cuando Cygnus X-3 erupcione, McCollough estará listo. Le ha sido concedido un tiempo clave para observar Cyg X-3 con el observatorio de rayos-X Chandra, el observatorio de rayos gamma Compton, y el explorador de tiempo de rayos-X Rossi. Cuando Cygnus X-3 erupcione – cualquier día a partir de ahora, dice McCollough -- todos estos observatorios espaciales serán dirigidos hacia la fuente de rayos-X y empezaran a colectar datos críticos en anchos de banda de rayos gamma y rayos-X. Los radio astrónomos también están en espera. McCollough y sus colegas ahora mismo están monitorizando Cyg X-3 usando el interferómetro Green Bank en virginia del oeste, el telescopio Ryle en gran bretaña, el radio telescopio RATAN 600 en Rusia, y el orden muy grande en nuevo México. Todos estos instrumentos entraran en acción cuando el destello inicie. A McCollough y sus colaboradores les ha sido concedido tiempo también en el orden de línea base muy grande (VLBA), que monitoreara Cyg X-3 por 3 días después del destello para hacer detalladas radio imágenes del jet. #4# “Esperamos aprender mucho”, dice McCollough. “SI en verdad existe un jet relativo en Cyg X-3 es posible que podamos tener un vistazo de cómo funciona. Algunos modelos predicen la producción de materia-antimateria en el jet. El observatorio de rayos gamma Compton será capaz de detectar la línea espectral a 511 keV que resulta de los electrones y positrones aniquilándose los unos a los otros. Jets como estos también pueden arrastrar materia del disco de aumento o del viento estelar. Si esto ocurre seremos capaces de ver este material en forma de líneas espectrales de emisión de energía de rayos-X. Lo que nos propusimos hacer con Chandra – y esto acaba de ser aprobado – es usar uno de estos espectrómetros de alta resolución para buscar líneas espectrales de gas arrastrado. Si vemos algo, los datos nos proveerán de “redshifts” y composiciones. ¡También mediremos la velocidad del jet y de que esta hecho!”. “También buscaremos emisiones GeV (rayos gamma de alta energía) con el observatorio de rayos gamma Compton”. Concluyo McCollough. “Ya que los blazars extragalacticos son conocidos por producir rayos gamma de alta energía, también podría uno galáctico”. Permanece atento a ciencia@nasa mientras la explosiva historia de Cygnus X-3 se desarrolla, con reportes acerca del inminente destello y actualizaciones acerca de lo que los científicos piensan de sus observaciones.