Los telescopios LST-1 y MAGIC del Observatorio del Roque de los Muchachos, en La Palma, han conseguido seguir el rastro de una señal que cruzó el cosmos durante unos 8.000 millones de años antes de alcanzar la Tierra. El trabajo, publicado en la revista científica Astronomy & Astrophysics, estudia los rayos gamma de muy alta energía emitidos por OP 313, un objeto situado en una etapa remota de la historia del universo. La observación permite analizar qué ocurre con esta radiación extrema mientras atraviesa distancias que hasta ahora resultaban especialmente difíciles de explorar.

OP 313 es un blázar, es decir, un núcleo galáctico activo cuya enorme luminosidad está relacionada con un agujero negro supermasivo. Más concretamente, pertenece a la categoría de los cuásares de radio de espectro plano, considerados entre las fuentes más energéticas conocidas. La emisión captada ahora se originó cuando el universo era mucho más joven y acababa de dejar atrás una etapa marcada por una intensa formación de estrellas y galaxias. Su distancia, correspondiente a un corrimiento al rojo de z = 0,997, convierte a OP 313 en el blázar más lejano detectado hasta ahora en este rango de energía.

La primera detección de rayos gamma de muy alta energía procedentes de esta fuente fue realizada por LST-1 en diciembre de 2023. A partir de entonces, las observaciones conjuntas con MAGIC y los datos obtenidos por otros instrumentos a energías inferiores permitieron reconstruir con mayor precisión el comportamiento de OP 313. El resultado supone un récord de distancia para este tipo de observaciones y ofrece a los científicos una herramienta para investigar simultáneamente los agujeros negros supermasivos y la evolución de la radiación que llena el espacio intergaláctico.

Una señal alterada durante su viaje

Los fotones emitidos por OP 313 no llegaron intactos hasta los telescopios de La Palma. Durante su recorrido de unos 8.000 millones de años interactuaron con la denominada luz de fondo extragaláctica, EBL, formada por la radiación acumulada por los objetos cósmicos a lo largo de la historia del Universo. Cuando un rayo gamma suficientemente energético colisiona con esa luz, puede desaparecer y transformar su energía en un electrón y un positrón mediante un fenómeno conocido como producción de pares. Esta pérdida progresiva de fotones hace extremadamente compleja la detección de fuentes tan lejanas.

Precisamente por ello, el análisis combinado de los datos de LST-1 y MAGIC ha permitido establecer límites precisos sobre la densidad de esa luz de fondo extragaláctica. Los investigadores también han podido estudiar cómo cambia con el tiempo el flujo procedente del blázar. Mireia Nievas Rosillo, investigadora del Instituto de Astrofísica de Canarias y autora de correspondencia del estudio, explica: “Cada nueva detección de objetos muy lejanos, cuya luz ha tardado miles de millones de años en llegar hasta nosotros, abre una nueva ventana para estudiar la luz de fondo extragaláctica y comprender cómo ha evolucionado el cosmos”.

Un agujero negro acelera los electrones

Los datos apuntan además al mecanismo responsable del intenso destello observado. Una población muy densa de electrones relativistas habría sido acelerada hasta velocidades próximas a la de la luz dentro de un potente chorro de plasma generado alrededor del agujero negro supermasivo de OP 313. En el denominado escenario leptónico, esos electrones chocan con fotones de menor energía presentes en las proximidades del agujero negro y les transfieren parte de su energía. De esta forma, la radiación acaba alcanzando el rango de los rayos gamma de muy alta energía que finalmente puede ser registrado desde la Tierra.

El récord llega, además, mientras LST-1 todavía se encuentra en fase de puesta en marcha, lo que sirve como prueba de la capacidad que tendrá la próxima generación de instrumentos instalados en Canarias. El 15 de octubre está prevista la inauguración en La Palma de la subred completa de telescopios LST, formada por el prototipo y otras tres unidades, dentro del futuro Observatorio Cherenkov Telescope Array, CTAO. Sus observaciones buscarán ampliar todavía más el horizonte de los rayos gamma y acercarse a fuentes extremas cuya radiación procede de etapas cada vez más antiguas del Universo.

Los telescopios LST-1 y MAGIC del Observatorio del Roque de los Muchachos, en La Palma, han conseguido seguir el rastro de una señal que cruzó el cosmos durante unos 8.000 millones de años antes de alcanzar la Tierra. El trabajo, publicado en la revista científica Astronomy & Astrophysics, estudia los rayos gamma de muy alta energía emitidos por OP 313, un objeto situado en una etapa remota de la historia del universo. La observación permite analizar qué ocurre con esta radiación extrema mientras atraviesa distancias que hasta ahora resultaban especialmente difíciles de explorar.