15/Ago/05

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Recientes estallidos de rayos gamma: dos estrellas de neutrones fundiéndose

(New Scientist) - Los astrónomos han dado un gran paso adelante hacia la solución de un viejo misterio: el origen de las titánicas explosiones cósmicas a las que se les llama estallidos breves de rayos gamma (GRB por sus siglas en inglés: Gamma Ray Bursts).

El descubrimiento llegó porque, por primera vez, pudieron determinar con precisión las ubicaciones de los dos GRBs breves más recientes. Determinaron el origen de los estallidos como provenientes de distantes galaxias, lo que da mayor peso a la teoría prevaleciente, que dice que los GRBs surgen de colisiones que involucran densos cadáveres estelares: las estrellas de neutrones.

Los GRBs son flujos de fotones de muy alta energía que pueden aparecer desde cualquier dirección del firmamento y que son de dos tipos. Se ha encontrado que los estallidos largos, que duran de unos segundos a minutos, coinciden con poderosas supernovas, lo que sugiere que se producen cuando las estrellas masivas explotan y sus núcleos colapsan para formar agujeros negros.

Pero hasta hace poco, los estallidos cortos, que duran apenas una fracción de segundo, se habían mostrado muy esquivos, desapareciendo sin dejar trazas antes de que los investigadores pudiesen fijar su origen o estudiarlos. Esto comenzó a cambiar el 9 de mayo de este año, cuando el telescopio espacial Swift de la NASA detectó un breve estallido y giró, apuntando en menos de un minuto, para atrapar su breve resplandor remanente de rayos X. Esto permitió que los astrónomos pudiesen identificar una ubicación general del estallido, cerca de una galaxia repleta de estrellas antiguas.

Ahora los investigadores han observado los resplandores remanentes en longitudes de onda más largas de dos estallidos producidos en julio, ubicando sus orígenes con una precisión 10 veces mayor que la del estallido de mayo.

Definiendo el origen

El satélite de rayos gamma de la NASA High Energy Transient Explorer (Explorador de Transitorios de Alta Energía, HETE-2) detectó el primer estallido el 9 de julio. Este estallido duró una décima de segundo pero, dos días y medio después, el telescopio espacial Chandra capturó su resplandor remanente de rayos X, producido por la materia emitida en el estallido cuando colisiona contra el gas circundante.

Telescopios terrestres de Chile y Hawai exploraron entonces la misma región y encontraron un resplandor en longitud de onda óptica. Este resplandor estaba ubicado a alrededor de 10.000 años luz de una galaxia que queda a 1.800 millones de años luz de la Tierra.

Luego, el Swift detectó un estallido de 0,25 segundos el 24 de julio. El día después, el Very Large Array, una colección de 27 antenas parabólicas de radio en New Mexico, EEUU, encontró un resplandor en longitud de onda radial.

El resplandor proviene del interior de una galaxia repleta de viejas estrellas que queda a alrededor de 2.800 millones de años luz de la Tierra. Se descubrió además que este estallido tuvo un resplandor óptico remanente, lo que lo convierte en el primer GRB detectado que irradia tanto en las longitudes de onda de rayos X como en luz óptica y radio.

La ubicación de esos estallidos señala su origen. Los astrónomos han sugerido que los estallidos breves se podrían producir por unas llamaradas (como las del Sol) generadas en estrelllas altamente magnetizadas, llamadas magnetares. Pero esas llamaradas sólo podrían tener tal poder si destruyeran la estrella, lo que pone un límite a la distancia a la que se podría observar un GRB surgido de una estrella magnética (donde la estrella no se destruye). Esos estallidos se produjeron a alrededor de 10 veces más distancia de ese límite, lo que deja fuera de posibilidad que el origen sea una magnetar.

Ondas en el espacio tiempo

Las observaciones, en cambio, favorecen el popular "modelo de coalescencia". Éste sugiere que los estallidos breves se producen cuando se unen (y funden entre sí) dos estrellas de neutrones, o una estrella de neutrones y un agujero negro.

Los dos objetos, incapaces cada uno de escapar a la inmensa fuerza de gravedad del otro, podrían chocarse luego de miles de millones de años, pero también antes de eso, para fundirse en uno solo. Durante todo ese tiempo el par podría viajar y alejarse de la galaxia en la que se formaron, lo que podría explicar por qué los GRB breves que se vieron el 9 de julio fueron en el exterior de una galaxia ubicada en la vecindad y por qué el segundo estallido se produjo dentro de una galaxia llena de viejas estrellas rojas.

"El modelo de coalescencia es el que debemos tomar", dijo Dale Frail, un miembro del equipo del telescopio Swift en el Observatorio Nacional de Radioastronomía en New Mexico, EEUU.

Frail dijo que estos objetos fundiéndose deberían producir, además de los destellos explosivos de rayos gamma, ondas en el espacio tiempo. Y si la fusión se produce dentro de unos pocos centenares de millones de años luz de la Tierra, las ondas se podrán medir con los detectores existentes de ondas gravitatorias, como el LIGO (The Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory, ubicado —en dos secciones— en Livingston, Louisiana, y en Hanford, Washington, ambas ciudades de EEUU).

"La ondas gravitatorias serán una nueva ventana al universo, y esos breves estallidos podrían ser la mejor oportunidad de detectarlos", dijo Frail.

Traducido por Eduardo J. Carletti, Axxón