El Telescopio Espacial Fermi de la NASA logró un descubrimiento inédito al detectar una emanación de gas de un cúmulo de estrellas jóvenes en nuestra galaxia por primera vez, la cual se manifestó como una burbuja de rayos gamma. Este hallazgo, crucial para comprender la evolución del universo, proviene del supercúmulo estelar Westerlund 1, situado a unos 12 mil años luz en la constelación de Ara.
Westerlund 1, el supercúmulo estelar más cercano, masivo y luminoso de la Vía Láctea, permanece oculto por densas nubes de polvo. Su emanación se extiende por debajo del plano galáctico y contiene partículas de alta velocidad conocidas como rayos cósmicos. La investigación fue realizada por Nature Communications y estuvo liderada por Marianne Lemoine-Goumard de la Universidad de Burdeos (Francia), junto con Lucia Härer y Lars Mohrmann del Instituto Max Planck de Física Nuclear en Heidelberg (Alemania).
Lemoine-Goumard afirmó que “comprender las emanaciones de rayos cósmicos es crucial para entender mejor la evolución a largo plazo de la Vía Láctea”. Según la astrofísica, “estas partículas transportan gran parte de la energía liberada dentro de los cúmulos y podrían contribuir a impulsar los vientos galácticos, regular la formación estelar y distribuir elementos químicos dentro de la galaxia”.
Los supercúmulos estelares como Westerlund 1 son colosales, con más de 10 mil veces la masa solar y un número excepcional de estrellas masivas y raras. Científicos creen que las explosiones de supernovas y los vientos estelares dentro de estos cúmulos expulsan el gas ambiental, lo que acelera los rayos cósmicos a velocidades cercanas a la de la luz. Estas partículas, en su mayoría núcleos de hidrógeno, son difíciles de rastrear directamente debido a su carga eléctrica y la interacción con campos magnéticos.
Es en este momento donde radica la importancia de los rayos gamma. Como la forma de luz de mayor energía, viajan en línea recta y se producen cuando los rayos cósmicos interactúan con la materia. Esto los convierte en indicadores clave de la actividad de los rayos cósmicos. La cercanía y brillo de Westerlund 1 lo hacen “un objeto de estudio excepcional”, pese a que la mayoría de las observaciones de rayos gamma en cúmulos estelares tienen resolución limitada.
En 2022, el Sistema Espectroscópico de Altas Energías en Namibia ya había detectado un anillo distintivo de rayos gamma alrededor de Westerlund 1, con energías billones de veces superiores a la luz visible. Este hallazgo motivó al equipo de Lemoine-Goumard a analizar casi dos décadas de datos del Telescopio Espacial Fermi de la NASA, que observa energías ligeramente inferiores (millones a miles de millones de veces la energía de la luz visible).
La sensibilidad y resolución de Fermi permitieron a los investigadores filtrar otras fuentes de rayos gamma, como púlsares, radiación de fondo y la emisión del propio supercúmulo estelar. El resultado fue la revelación de una burbuja de rayos gamma que se extiende por más de 650 años luz desde el cúmulo, proyectándose por debajo del plano de la Vía Láctea. Este flujo de salida es aproximadamente 200 veces mayor que el propio Westerlund 1.
Los investigadores lo describieron como un flujo de salida naciente o en etapa temprana, generado recientemente por las estrellas masivas jóvenes del cúmulo. Se expande asimétricamente, ya que sigue la trayectoria de menor resistencia hacia una zona de menor densidad bajo el disco galáctico, y se espera que con el tiempo fluya hacia el halo galáctico.
Lucia Härer señaló los próximos pasos de la investigación: “Uno de los próximos pasos es modelar cómo viajan los rayos cósmicos a través de esta distancia y cómo crean un espectro de energía de rayos gamma cambiante”. Agregó el interés en “buscar características similares en otros cúmulos estelares”, aunque reconoció la fortuna de contar con Westerlund 1 por ser “muy masivo, brillante y cercano”.
Elizabeth Hays, científica del proyecto Fermi en el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA, subrayó la trascendencia de la misión: “Desde que comenzó a operar hace 17 años, este Telescopio Espacial siguió avanzando en nuestra comprensión del universo que nos rodea. El cielo de rayos gamma continúa asombrándonos”.
