Avances en astrofísica de altas energías: el Modelo Fotohadrónico del Dr. Sahu

El Dr. Sahu, destacado investigador del Instituto de Ciencias Nucleares (ICN) de la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM), y colaborador científico de investigadores de Energesis, ha desarrollado un modelo innovador para explicar la emisión de rayos gamma de muy alta energía (VHE > 100 GeV) provenientes de Blazares, un tipo de Núcleos Activos de Galaxias (AGN). Este modelo también aborda las explosiones de rayos gamma (GRBs), fenómenos cósmicos extremadamente energéticos y enigmáticos.

El modelo fotohadrónico desarrollado por el Dr. Sarira Sahu propone una explicación innovadora para las emisiones de rayos gamma de muy alta energía (VHE) observadas en explosiones astrofísicas como los Blazares y las Explosiones de Rayos Gamma (GRBs). Este modelo se basa en la idea de que, en el entorno extremo del jet producido durante un GRB, los protones de alta energía interactúan con fotones de baja energía. Esta interacción da lugar a la producción de piones a través de procesos fotohadrónicos lo que da origen a neutrinos y fotones de altas energías.

Cuando los protones relativistas colisionan con los fotones del campo de radiación del jet, se pueden producir piones neutros y cargados. Los piones neutros decaen principalmente en dos fotones de alta energía (rayos gamma), mientras que los piones cargados decaen en muones y neutrinos. Los fotones resultantes de los piones neutros son los que pueden ser observados con los instrumentos de detección astrofísica actuales, como el Observatorio HAWC en México, mientras que los neutrinos generados pueden ser captados por detectores especializados como IceCube en la Antártida.

Este enfoque fotohadrónico es crucial porque ofrece una explicación alternativa y complementaria a los modelos tradicionales de emisión leptónica, que solo consideran la aceleración de electrones para explicar las emisiones VHE. Al demostrar que las emisiones de rayos gamma de muy alta energía podrían originarse también a partir de interacciones hadrónicas, el modelo del Dr. Sahu amplía significativamente el marco teórico para entender estos eventos astrofísicos extremos. Dado que este modelo predice que, junto con los rayos gamma, debería haber una emisión concurrente de neutrinos de alta energía, se abren nuevas posibilidades de validación observacional.

Foto proporcionada por Dr. Sarira Sahu

Impacto y Reconocimiento en la Comunidad Científica

El trabajo del Dr. Sahu ha sido pionero al desafiar los modelos establecidos en astrofísica de altas energías, lo que inevitablemente ha generado debate y controversia. A pesar de ello, el modelo fotohadrónico ha ganado reconocimiento y apoyo entre un número creciente de científicos, debido a su capacidad para explicar fenómenos astrofísicos que anteriormente no tenían una explicación satisfactoria.

A lo largo de los últimos 10 años, el Dr. Sahu ha publicado más de 26 artículos científicos que detallan y desarrollan su modelo. Estos artículos han sido publicados en algunas de las revistas más influyentes y de mayor prestigio en astrofísica, como The Astrophysical Journal (ApJ), The Astrophysical Journal Letters (ApJL) y Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (MNRAS). Su trabajo ha sido reconocido por su rigor y por proporcionar una base teórica sólida que otros investigadores pueden usar para explorar y validar mediante nuevas observaciones. Además, algunos de sus estudios han sido destacados en la sección “Research Highlights” de Nature Astronomy, un logro significativo que indica el impacto y la relevancia de su investigación en la comunidad científica global.

El modelo fotohadrónico no solo ofrece una nueva perspectiva sobre los procesos que tienen lugar en los jets astrofísicos, sino que también proporciona predicciones que pueden ser probadas mediante futuras observaciones, haciendo que su trabajo sea fundamental para el avance del conocimiento en astrofísica de partículas y fenómenos de altas energías.

Sarira Sahu, B Medina-Carrillo, D I Páez-Sánchez, G Sánchez-Colón, Subhash Rajpoot, TeV afterglow from GRB 221009A: photohadronic origin?, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society: Letters, Volume 533, Issue 1, September 2024, Pages L64–L69, https://doi.org/10.1093/mnrasl/slae063

 

Fuente imagen de portada: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.