Se detecta una llamarada en un blázar muy energético

Crédito de la portada: NASA/JPL-Caltech/GSFC

Datos del artículo científico:

• Título: Rapid Optical Flare in the Extreme TeV Blazar 1ES 0229+200 on Intraday Timescale with TESS
• Autores: Shubham Kishore, Alok C. Gupta, Paul J. Wiita,  N. Tiwari
• Institución del primer autor: Aryabhatta Research Institute of Observational Sciences (ARIES), Manora Peak, Nainital 263001, India
• Estado de la publicación: Aceptado en Astronomy & Astrophysics, acceso abierto en arxiv.

¿Qué es un blázar?

En casi todos los centros de las galaxias existen agujeros negros supermasivos. Si el agujero negro está en proceso de acreción intensa de la materia cercana, entonces a esas galaxias se les conoce como galaxias de núcleo activo o AGN (por sus siglas en inglés). El proceso de acreción provoca la formación de estructuras alrededor del agujero negro como el disco de acreción y, en algunos casos, la formación de un jet o chorro perpendicular al disco de acreción que expulsa materia a muy altas energías. Si el jet está orientado hacia nosotres, entonces detectamos en el cielo una fuente emisora compacta y muy energética a la que se le denomina blázar. La Figura 1 muestra una recreación artística de un blázar.

¿Qué sabemos del blázar 1ES 0229+200?

Este objeto fue detectado por primera vez en 1992 con el “Einstein Imaging Proportional Counter” en el catálogo Slew y posteriormente fue clasificado como un blázar de muy alta energía llegando a emitir en el rango de los teraelectronvoltios (TeV), energía correspondiente a los rayos gamma. En general, los blázares de alta energía muestran menor amplitud en la variabilidad en el rango óptico que los blázares de menor energía. De hecho, las observaciones de 1ES 0229+200 muestran variaciones en el rango de energía mayores a 200 gigaelectronvoltios (GeV) pero durante 14 años no se ha detectado variabilidad en el rango de 1 a 100 GeV. Tampoco se ha detectado variación en rayos X en diferentes observaciones ni en el rango óptico después de monitorizar el sistema durante años.

Y cuando parecía que este sistema no presentaba variabilidad en el óptico, el telescopio espacial TESS(Transiting Exoplanet Survey Satellite) ha detectado una llamarada rápida en el óptico gracias a que puede observar sectores del cielo con una cadencia menor a los dos minutos. Aunque el objetivo primordial de TESS es detectar tránsitos de exoplanetas, este es uno de los ejemplos que muestra su utilidad en otros escenarios astrofísicos.

La rápida llamarada en el óptico

El equipo firmante de este artículo analiza tres sectores del cielo observados por TESS donde aparece el blázar 1ES 0229+200, en la Figura 2 se muestran las observaciones de los sectores con una cadencia de 30 minutos. Al principio del sector 42 se observa una fuerte y rápida subida del brillo del objeto, mientras que en el resto de los sectores no hay una clara variación de brillo.

El ajuste de la llamarada con todas las observaciones de TESS se muestra en la Figura 3, de donde se extrae que el brillo del objeto ha aumentado más del doble. También analizan que la subida y bajada de brillo es muy simétrica con un tiempo característico de menos de una hora de aumento y otra hora de disminución. Detectar este cambio de brillo tan brusco y corto ha sido posible gracias a la gran cadencia con la que toma imágenes del cielo TESS ya que observaciones espaciadas más de una hora o entre cada noche (como usualmente se realizan desde la Tierra) habrían pasado por alto esta llamarada, que es la primera que se detecta en el óptico para este objeto.

Además, el equipo científico intenta dar una explicación el fenómeno físico que puede haber causado esta variación tan excesiva de brillo. El tiempo característico de variabilidad permite establecer un límite superior al tamaño de la región emisora de esta llamarada de entre 1.3 y 3.2 días-luz. La variación de brillo no puede provenir del disco de acreción ya que el tratarse de un blázar de muy alta energía, cualquier variación de brillo en el disco queda ocultada por el jet ya que domina toda la emisión detectada. Por lo tanto, lo más probable es que esta emisión provenga de una región compacta donde se produce una reconexión magnética. Esta reconexión la provocan inestabilidades en el jet lo que da lugar a un mini-jet que genera el exceso emisión detectado.