Agencias/Ciudad de México.- El estallido de rayos gamma más brillante jamás observado, considerado por los astrónomos el grito de nacimiento de un agujero negro, ha revelado nuevos misterios de las explosiones cósmicas.
El 9 de octubre de 2022, un intenso pulso de radiación de rayos gamma barrió nuestro sistema solar, abrumando a los detectores de rayos gamma en numerosos satélites en órbita y enviando a los astrónomos a una persecución para estudiar el evento utilizando los telescopios más poderosos del mundo.
La nueva fuente, denominada GRB 221009A por su fecha de descubrimiento, resultó ser el estallido de rayos gamma (GRB) más brillante jamás registrado.
En un nuevo estudio que aparece ahora en Astrophysical Journal Letters, las observaciones de GRB 221009A que van desde ondas de radio hasta rayos gamma, incluidas observaciones críticas de ondas milimétricas con el Center for Astrophysics (CfA)|Harvard & Smithsonian’s Submillimeter Array (SMA) en Hawai, arrojó nueva luz sobre la búsqueda de décadas para comprender el origen de estas explosiones cósmicas extremas. Este estudio es parte de una serie de descubrimientos que se publicarán como una colección en Astrophysical Journal Letters.
La emisión de rayos gamma de GRB 221009A duró más de 300 segundos. Los astrónomos creen que tales GRB de “larga duración” son el grito de nacimiento de un agujero negro, formado cuando el núcleo de una estrella masiva que gira rápidamente colapsa bajo su propio peso. El agujero negro recién nacido lanza poderosos chorros de plasma casi a la velocidad de la luz, que atraviesan la estrella que colapsa y brillan en forma de rayos gamma.
Siendo GRB 221009A el estallido más brillante jamás registrado, un verdadero misterio yacía en lo que vendría después del estallido inicial de rayos gamma. “A medida que los chorros golpean el gas que rodea a la estrella moribunda, producen un ‘resplandor’ de luz brillante en todo el espectro”, dice Tanmoy Laskar, profesor asistente de física y astronomía en la Universidad de Utah y autor principal del estudio. “El resplandor se desvanece con bastante rapidez, lo que significa que tenemos que ser rápidos y ágiles para capturar la luz antes de que desaparezca, llevándose sus secretos con ella”.
A mystery remains about the object that exploded to create the GRB. Astronomers used @ESA_Webb and @HUBBLE_space to look for the aftermath of the explosion, and found… nothing.
2/4 pic.twitter.com/0DlGtbuZ0U— ESA Science (@esascience) March 28, 2023
Como parte de una campaña para utilizar los mejores radiotelescopios y telescopios milimétricos del mundo para estudiar el resplandor residual de GRB 221009A, los astrónomos Edo Berger e Yvette Cendes del Centro de Astrofísica (CfA) recopilaron datos rápidamente con el SMA.
“Este estallido, al ser tan brillante, brindó una oportunidad única para explorar el comportamiento detallado y la evolución de un resplandor posterior con detalles sin precedentes; no queríamos perdérnoslo”, dice Edo Berger, profesor de astronomía en la Universidad de Harvard y CfA. “He estado estudiando estos eventos durante más de veinte años, y este fue tan emocionante como el primer GRB que observé”.
“Gracias a su capacidad de respuesta rápida, pudimos convertir rápidamente el SMA en la ubicación de GRB 221009A”, dice en un comunicado el científico del proyecto SMA e investigador de CfA Garrett Keating. “El equipo estaba emocionado de ver cómo de brillante era el resplandor de este GRB, que pudimos seguir monitoreando durante más de 10 días mientras se desvanecía”.
Después de analizar y combinar los datos del SMA y otros telescopios de todo el mundo, los astrónomos quedaron desconcertados: las mediciones de ondas de radio y milimétricas fueron mucho más brillantes de lo esperado en función de la luz visible y de rayos X.
“Este es uno de los conjuntos de datos más detallados que jamás hayamos recopilado, y está claro que los datos milimétricos y de radio simplemente no se comportan como se esperaba”, dice la investigadora asociada de CfA, Yvette Cendes. “Algunos GRB en el pasado han mostrado un breve exceso de emisión milimétrica y de radio que se cree que es la firma de una onda de choque en el avión mismo, pero en GRB 221009A el exceso de emisión se comporta de manera bastante diferente que en estos casos anteriores”.
Ella agrega: “Es probable que hayamos descubierto un mecanismo completamente nuevo para producir un exceso de ondas milimétricas y de radio”.
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Una posibilidad, dice Cendes, es que el poderoso chorro producido por GRB 221009A sea más complejo que en la mayoría de los GRB. “Es posible que la luz visible y de rayos X sea producida por una parte del chorro, mientras que las primeras ondas milimétricas y de radio sean producidas por un componente diferente”.
“Afortunadamente, este resplandor es tan brillante que continuaremos estudiando su emisión de radio durante meses y tal vez años“, agrega Berger. “Con este lapso de tiempo mucho más largo, esperamos descifrar el origen misterioso de la emisión excesiva temprana”.
Independientemente de los detalles exactos de este GRB en particular, la capacidad de responder rápidamente a los GRB y eventos similares con telescopios de ondas milimétricas es una nueva capacidad esencial para los astrónomos.
“Una lección clave de este GRB es que sin radiotelescopios de acción rápida y telescopios milimétricos, como el SMA, nos perderíamos descubrimientos potenciales sobre las explosiones más extremas del universo”, dice Berger. “Nunca sabemos de antemano cuándo ocurrirán tales eventos, por lo que debemos ser lo más receptivos posible si vamos a aprovechar estos regalos del cosmos”.
Los datos de este raro acontecimiento podrían llegar a ser decisivos para comprender los detalles de las colosales explosiones que crean los estallidos de rayos gamma.
Los rayos X de la explosión iluminaron 20 nubes de polvo de nuestra galaxia, permitiendo determinar sus distancias y propiedades con más precisión que nunca.
Sin embargo, sigue habiendo un misterio pues los restos de la explosión estelar que produjo el estallido de rayos gamma parecen haber desaparecido sin dejar rastro.
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El Observatorio Swift Neil Gehrels de la NASA fue el primero en detectar los X y la fuente parecía estar situada en la Vía Láctea, no muy lejos del centro galáctico.
Sin embargo, las observaciones del Very Large Telescope (VLT) del Observatorio Europeo Austral (ESO) lo situaron en una galaxia mucho más lejana detrás de la nuestra y a unos dos millones de años luz, por lo que tuvo que ser excepcionalmente brillante.
“La diferencia entre la típica explosión de rayos gamma y esta es, más o menos, la misma entre la bombilla del salón de casa y los focos encendidos de un estadio deportivo”, explicó Andrew Levan, de la Universidad de Radbound (Países Bajos), que utilizó los telescopios espaciales James Webb y Hubble de la para observarla.
Para la investigadora de la ESA especialista en GRB Alicia Rouco “ha sido un acontecimiento muy revelador. Hemos tenido mucha suerte de presenciarlo”.
La emisión de rayos del GRB duró más de 300 segundos y los astrónomos creen que estos fenómenos, cuando son de “larga duración” como este, pueden ser el “grito de nacimiento” de un agujero negro, que se forma cuando el núcleo de una estrella masiva que gira rápidamente colapsa bajo su propio peso.
El agujero negro recién nacido lanza potentes chorros de plasma a una velocidad cercana a la de la luz, que atraviesan la estrella en colapso y brillan con rayos gamma, explica el Centro para Astrofísica del Harvard Smithsonian (EE.UU)
Los cálculos muestran que, durante esos segundos, la explosión depositó alrededor de un gigavatio de energía en la atmósfera superior de la Tierra, lo que equivale a la producida por una central terrestre y se emitieron tantos rayos gamma y X que excitaron la ionosfera de la Tierra”, destaca Erik Kuulkers, científico del proyecto Integral de la ESA.
El evento fue tan brillante que incluso hoy en día la radiación residual, conocida como resplandor, sigue siendo visible y se seguirá viendo “durante años”, dice el científico de la Universidad de Ginebra Volodymyr Savchenko, lo que permitirá seguir estudiando el estallido.
La gran cantidad de datos recogidos por una gran variedad de instrumentos se están reuniendo para comprender cómo se produjo la explosión original y cómo la radiación ha interactuado con otra materia en su viaje por el espacio.
Uno de los campos que ya ha dado resultados científicos es el de la forma en que los rayos X han iluminado las nubes de polvo de nuestra galaxia.
La radiación viajó por el espacio intergaláctico durante unos dos mil millones de años antes de entrar en nuestra galaxia. Encontró la primera nube de polvo hace unos 60,000 años y la última hace unos 1,000 años.
Here is a cool clip from @NASAUniverse, showing an extraordinary set of expanding rings, as seen in X-rays by @NASASwift, rippling from #GRB221009A (the bright yellow spot in the center).
To know more about this rare & exceptional #BOAT event, see: https://t.co/ZKBHZgq819. (2/2) pic.twitter.com/yvaAFsiduJ
— National Centre for Radio Astrophysics (@NCRA_Outreach) March 29, 2023
