Rastrear campos magnéticos «semilla» más débiles que vagan por el espacio
Los campos magnéticos se expanden millones de años luz a través del universo. Los campos muy débiles, en torno a un millón de veces menos potentes que el propio campo magnético de la Tierra, pueden conectarse a través de las estrellas de nuestra Vía Láctea y entre ellas, o actuar como enormes filamentos que unen galaxias lejanas. Para ello, disimulan sus actividades, excepto cuando crean una envoltura y dan lugar a muestras espectaculares, como núcleos galácticos activos.
Cómo obtuvo el universo su campo magnético primordial
Explicar el origen de estos campos magnéticos débiles y su amplificación hasta los niveles actuales sigue siendo un gran dilema. La explicación más creíble sobre la forma de crecimiento de campos magnéticos más fuertes a partir de campos semilla es el efecto dinamo. «El concepto es análogo a mezclar una pequeña cantidad de masa fermentada con otra mayor, lo que provoca que leve y aumente de volumen. Del mismo modo, durante la formación de galaxias en el universo temprano, unos campos semilla minúsculos activados por el efecto dinamo dieron lugar a la generación de campos magnéticos más fuertes», explica Manuel Meyer, coordinador del proyecto GammaRayCascades, financiado a través del programa Acciones Marie Skłodowska-Curie. Si bien esta justificación proporciona una conclusión a un misterio, también da lugar a la cuestión de dónde se originaron los campos semilla. Independientemente de su mecanismo de formación, se espera hallarlos en regiones vacías del universo. Estos campos podrían medir una milmillonésima parte del campo magnético de la Tierra.
Rayos gamma como sondas de campos magnéticos minúsculos
«Nuestra investigación se centró en observar los campos magnéticos semilla de forma indirecta, mediante rayos gamma procedentes de galaxias lejanas. Su radiación es mucho más energética que los rayos X y se produce mediante partículas con carga que viajan a una velocidad cercana a la de la luz, en los flujos de plasma que emiten núcleos galácticos activos, llamados blázares», destaca Meyer. En su viaje hacia la Tierra, los rayos gamma de alta energía colisionan con fotones de baja energía procedentes de la radiación cósmica de fondo, se aniquilan y crean pares electrón-positrón. Estas partículas con carga «detectan» el campo magnético débil y comienzan a girar en él. Mientras haya fotones libres que se desplacen por el universo, los rayos gamma seguirán «propulsándolos» hacia energías más altas, creándose así una cascada de rayos gamma y pares electrón-positrón. Por tanto, es importante distinguir qué rayos gamma provienen de la señal en cascada y cuáles directamente de la fuente (blázar). «Dado que los electrones y positrones siguen trayectorias curvas en el campo magnético, los rayos gamma parecen desviarse del blázar de camino a la Tierra y envuelven este blázar similar a un punto con un halo de radiación», señala Meyer.
Por qué son tan importantes los campos magnéticos semilla
Combinando los datos de observación del Fermi Large Area Telescope y del HESS, los investigadores acotaron límites sin precedentes sobre el umbral inferior que debe superar la fuerza del campo semilla para que se detecte este halo. Los investigadores también notificaron que la observación de un blázar concreto con el futuro Cherenkov Telescope Array durante cincuenta horas podría ayudar a sondear las intensidades de campos magnéticos semilla aún sin delimitar. Sus resultados pueden consultarse aquí. «Determinar la fuerza de los campos magnéticos semilla podría permitir simulaciones a gran escala de la formación de galaxias. Estas mediciones también podrían ayudar a determinar con qué intensidad se desvían los rayos cósmicos procedentes de más allá de la Vía Láctea en su camino hacia la Tierra», apunta Meyer. En el proyecto LODESTONE se llevó a cabo un estudio similar para investigar cómo polarizan los campos magnéticos las señales de radio. «En última instancia, nuestra investigación podría esclarecer si los campos semilla se crearon en el plasma primordial extremadamente caliente poco después del Big Bang o durante las explosiones estelares, cuando el gas eyectado y los campos magnéticos interiores "contaminaron" el resto del universo», concluye Meyer.
Palabras clave
GammaRayCascades, rayos gamma, blázar, campos magnéticos semilla, núcleos galácticos activos, formación de galaxias, efecto dinamo, pares electrón-positrón, halo
