24/Jun/07

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Destellos de materia a altísima velocidad

Un telescopio robótico registra el material eyectado en una muerte cósmica

Utilizando un telescopio robótico del Observatorio de La Silla, de ESO, los astrónomos han medido por primera vez la velocidad de las explosiones conocidas como estallidos de rayos gamma (GRBs). El material está viajando a la extraordinaria velocidad de más del 99,999% de la velocidad de la luz, el límite de máxima velocidad en el universo.

"Con el desallorro de telescopios con base en tierra de giro rápido tales como el REM de 0,6 metros de ESO en La Silla, ahora podemos estudiar con gran detalle los primerísimos momentos que siguen a estas catástrofes cósmicas", dice Emilio Molinari, líder del equipo que realizó el descubrimiento.

Los estallidos de rayos gamma son poderosas explosiones que ocurren en galaxias distantes, y que a menudo indican la muerte de estrellas. Son tan luminosos que, por un breve instante, casi rivalizan con todo el universo en luminosidad. Viven, sin embargo, un tiempo muy corto, de menos de un segundo hasta unos pocos minutos. Por largo tiempo los astrónomos han sabido que, para poder emitir una energía tan increíble en tan poco tiempo, el material en explosión debería moverse a una velocidad comparable con la de la luz, es decir, unos 300 000 km por segundo. Estudiando la evolución temporal de la luminosidad del estallido, ahora se ha podido medir esta velocidad por primera vez.

Los estallidos de rayos gamma, que son invisibles para nuestros ojos, son descubiertos por satélites artificiales. La colisión de los chorros de los GRBs en el gas que los rodea genera un post-resplandor visible en el óptico y en el infrarrojo cercano y que puede irradiar durante varias semanas. Se construyó en tierra un conjunto de telescopios robóticos listo para capturar esta emisión evanescente (véase ESO PR 17/07: Controlado por explosiones distantes).

El 18 de abril y el 7 de junio de 2006, el satélite Swift NASA/PPARC/ASI detectó dos brillantes GRBs. En cuestión de segundos, su posición fue transmitida a la Tierra, y el telescopio REM comenzó automáticamente a observar los dos campos, detectando los post-resplandores en el infrarrojo cercano, y monitoreó la evolución de su luminosidad en función del tiempo (la curva de luz). El pequeño tamaño del telescopio está compensado por su rapidez de giro, que permitió a los astrónomos comenzar las observaciones muy poco tiempo después de la detección de cada GRB (39 y 41 segundos después del alerta, respectivamente) y monitorear las primerísimas etapas de su curva de luz.

Los dos estallidos de rayos gamma estaban localizados a 9,3 y a 11,5 miles de millones de años luz, respectivamente.

En ambos casos la curva de luz del post-resplandor se elevó inicialmente, alcanzó un pico, y finalmente comenzó a declinar, tal como típicamente lo hacen los post-resplandores GRB. Sin embargo, este pico es detectado en pocas oportunidades. Su determinación es muy importante, ya que permite una medición directa de la velocidad de expansión de la explosión del material. En ambos estallidos, la velocidad resultó ser muy cercana a la de la luz, precisamente un 99,999% de su valor. Los científicos utilizan un número especial, denominado factor Lorentz, para expresar estas altas velocidades. Los objetos que viajan mucho más lentamente que la luz tienen un factor Lorentz de aproximadamente 1, mientras que en los dos GRBs es de aproximadamente 400.

"Por lo tanto, la materia está viajando a una velocidad que difiere de la de la luz por tres partes en un millón", dice Stefano Covino, co-autor del estudio. "Si bien partículas aisladas del universo pueden ser aceleradas hasta velocidades aún mayores, es decir con factores Lorentz más altos, se debe comprender que en los casos presentes, es una masa equivalente a unas 200 veces a la masa de la Tierra la que adquirió esta velocidad increíble".

"Ciertamente, nadie desearía estar en su camino", agrega la miembro del equipo Susanna Vergani.

La medición del factor Lorentz es un paso importante en la comprensión de los estallidos de rayos gamma. Es de hecho uno de los parámetros fundamentales de la teoría que intenta explicar estas explosiones gigantescas, y hasta ahora era la única pobremente determinada.

"La próxima cuestión es qué tipo de "motor" puede acelerar la materia hasta velocidades tan altas", dice Covino.

Fuente: Astroseti. Aportado por Gustavo Courault