La gama más brillante

La muerte de una estrella masiva en el otro lado del universo afectó a los rayos en nuestro planeta y podría enseñarnos sobre la Vía Láctea.

A principios de octubre de 2022, una ola de radiación de alta energía barrió la Tierra a partir de un estallido de rayos gamma, uno de los eventos más singularmente catastróficos y violentos que el cosmos tiene para ofrecer. Los astrónomos determinaron rápidamente su distancia y descubrieron que era el estallido más cercano jamás visto: a solo dos mil millones de años luz de la Tierra. O, si lo prefiere, a 20 billones de billones de kilómetros de nosotros, una fracción decente del tamaño del universo observable.

Para los astrónomos, "cerca" significa algo diferente. Este estaba tan cerca, cósmicamente hablando, que fue detectado por una flota de observatorios tanto en la Tierra como sobre ella, y ya está arrojando un tesoro científico. Pero incluso desde esta inmensa distancia en términos humanos, fue el evento más brillante jamás visto en rayos X y rayos gamma, lo suficientemente brillante como para que las personas detecten su emisión de luz visible en telescopios de aficionados más pequeños, e incluso fue capaz de afectar físicamente a nuestro atmósfera superior. A pesar de eso, este estallido de rayos gamma no representa ningún peligro para nosotros. De cualquier manera, me alegro de que mantengan la distancia.

Los estallidos de rayos gamma, o GRB, son ráfagas intensas de rayos gamma, la forma de luz de mayor energía, que suelen durar desde una fracción de segundo hasta unos pocos minutos. Los estallidos de rayos gamma han sido un enigma para los astrónomos desde la guerra fría, cuando el primero fue descubierto en la década de 1960 por detectores en órbita que buscaban armas nucleares probadas en la Tierra o sobre ella. Desde entonces se han observado más de 1.700. Aún así, se necesitaron décadas para precisar cualquiera de ellos lo suficientemente bien en el cielo para observarlos con telescopios más convencionales y comprender mejor qué eran. Incluso entonces fue difícil, ya que cada GRB tiene idiosincrasias, haciéndolos complicados de entender como grupo.

Sin embargo, tenemos una comprensión decente de su naturaleza básica. Los estallidos de corta duración, generalmente de unos pocos segundos como máximo, provienen de dos estrellas de neutrones superdensas que chocan y emiten una energía feroz, mientras que las de larga duración, que duran varios minutos, provienen de estrellas masivas que explotan al final de sus vidas. El núcleo de la estrella colapsa, formando un agujero negro. Un disco giratorio de material que no fue tragado inmediatamente por el agujero negro se forma rápidamente a su alrededor, canalizando haces gemelos de intensa energía hacia el espacio, uno apuntando hacia arriba y el otro hacia abajo, lejos del disco. Estos se abren camino a través de la estrella moribunda y brotan hacia afuera mientras el resto de la estrella explota como una supernova muy poderosa.

La energía en los estallidos de rayos gamma es casi incomprensible: en unos pocos segundos pueden emitir tanta energía como el sol durante toda su vida útil de 12 mil millones de años. Su poder proviene de su enfoque estricto; estos rayos delgados concentran la energía explosiva en una dirección muy estrecha. Si el rayo apunta hacia usted, verá un destello de rayos gamma lo suficientemente brillante como para ser detectado incluso desde muchos miles de millones de años luz de distancia. Fuera del camino se ve una supernova más típica.

A pesar de su poder, la mayoría de los estallidos se encuentran a una distancia tan grande de nosotros que su luz se atenúa drásticamente y se necesita un telescopio para verlos.

Apodado GRB 221009A, por el primer estallido de rayos gamma visto el 9 de octubre, su destello inicial fue detectado por primera vez por sensores en el telescopio espacial de rayos gamma Fermi en órbita, diseñado específicamente para detectar y encontrar rápidamente las ubicaciones de los GRB. Incluso para una ráfaga de larga duración, se extendió inusualmente. Otra explosión de rayos gamma fue detectada por el Observatorio Neil Gehrels Swift, otro conjunto de telescopios en órbita diseñados para observar explosiones. Ese segundo pico ocurrió casi una hora más tarde, mucho más tarde de lo habitual para tales eventos, lo que indica cuánta energía tenía a su disposición este GRB en particular.

Swift envió de inmediato una alerta automática a los astrónomos de todo el mundo, quienes respondieron apuntando sus propios telescopios hacia el estallido. El resplandor de la luz visible que se desvanece, causado por los rayos que se estrellan contra la materia que rodea a la estrella moribunda, reveló su distancia a través del corrimiento al rojo cósmico (un enrojecimiento de la luz causado por la expansión del universo mismo) e indicó que este era el GRB más cercano jamás visto.

Un tuit del astrofísico Rami Mandow señaló que los detectores de rayos en India y Alemania mostraron que la forma en que se propagaban los pulsos de radiación electromagnética de los rayos cambió repentinamente al mismo tiempo que la energía GRB golpeaba nuestro planeta. Estos pulsos indican que las condiciones en la atmósfera superior de la Tierra cambiaron, con electrones despojados repentinamente de sus átomos anfitriones. Los rayos gamma ionizan los átomos de esta manera, por lo que parece muy probable que esta explosión haya afectado físicamente a la atmósfera de nuestro planeta, aunque solo de forma leve y breve. Aun así, a dos mil millones de años luz de distancia, es un fenómeno extraordinario.

Un GRB tan cerca significa que los astrónomos pueden analizar la luz que ven de él de más formas de lo habitual. Por lo general, la luz de un estallido no es lo suficientemente brillante como para revelar claramente los detalles sobre el evento que lo provocó. Este espécimen podría ayudar a los científicos a comprender mejor el motor del agujero negro central que se forma durante una explosión y la naturaleza extraordinariamente compleja de la física que lo rodea.

También puede hablarnos de la Vía Láctea. El observatorio Swift vio anillos de luz de rayos X en expansión centrados en la ubicación del GRB, causados ​​por nubes de polvo en la Vía Láctea ubicada aproximadamente entre 600 y 12,000 años luz de la Tierra. Estos "ecos de luz" ocurren cuando la luz incide en las nubes de polvo justo fuera de nuestra línea de visión del GRB, por lo que las vemos a un lado, al lado del punto brillante en el cielo. Debido al poco tiempo adicional que tarda la luz de la explosión en llegar a esas nubes de polvo y dispersarse hacia nosotros, vemos anillos de luz que se mueven hacia afuera desde el centro, su tasa de expansión está relacionada con su distancia de nosotros. La medición de estos anillos permitió a los astrónomos determinar las distancias a las nubes.

Aunque se han logrado grandes avances, especialmente desde la década de 1990, cuando los telescopios ópticos vieron los primeros estallidos y se determinó que sus distancias eran literalmente cósmicas, hay mucho sobre ellos que aún tenemos que entender. GRB 221009A todavía está siendo observado por telescopios de todo el mundo, y puede resultar ser una piedra de Rosetta para estos eventos salvajemente diversos, extraños y poderosos".

Nota del editor: Esta es la primera de una nueva columna mensual del astrónomo y escritor Phil Plait. Plait es un ex investigador del telescopio espacial Hubble y ha escrito numerosos libros y artículos sobre el espacio, incluso para ScientificAmerican.com

phil trenza es un astrónomo profesional y comunicador científico en Colorado. Escribe el Bad Astronomy Newsletter. Síguelo en Twitter @BadAstronomer Crédito: Nick Higgins

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