MADRID, 31 Jul. (EUROPA PRESS) -
Utilizando observaciones de telescopios terrestres y espaciales, astrónomos liderados por la Universidad de Maryland han logrado una de las descripciones más detalladas de una explosión de rayos gamma.
El evento, denominado GRB160625B, reveló detalles clave sobre la fase inicial "inmediata" de los estallidos de rayos gamma y la evolución de los grandes chorros de materia y energía que se forman como resultado de estos eventos. Las conclusiones del grupo se publican en Nature.
"Las ráfagas de rayos gamma son eventos catastróficos, relacionados con la explosión de estrellas masivas 50 veces el tamaño de nuestro Sol. Si se clasificasen todas las explosiones en el universo basadas en su poder, las ráfagas de rayos gamma estarían justo detrás del Big Bang", dijo Eleonora Troja, investigadora asistente en el Departamento de Astronomía de UMD y autora principal del trabajo de investigación.
"En cuestión de segundos, el proceso puede emitir tanta energía como una estrella del tamaño de nuestro sol en toda su vida. Estamos muy interesados en saber cómo esto es posible", agregó.
Las observaciones del grupo proporcionan las primeras respuestas a algunas viejas preguntas sobre cómo una explosión de rayos gamma evoluciona a medida que la estrella moribunda se derrumba para convertirse en un agujero negro.
En primer lugar, los datos sugieren que el agujero negro produce un fuerte campo magnético que inicialmente domina los chorros de emisión de energía. Entonces, cuando el campo magnético se rompe, la materia toma el control y comienza a dominar los chorros. La mayoría de los investigadores de rayos gamma han pesando que los chorros estaban dominados por la materia o por el campo magnético, pero no por ambos. Los resultados actuales sugieren que ambos factores juegan un papel clave.
"Ha habido una dicotomía en la comunidad científica y encontramos evidencia para ambos modelos, lo que sugiere que los chorros de rayos gamma tienen una naturaleza dual e híbrida", dijo Troja, quien también es científico visitante en el Goddard Space Flight Center de la NASA. "Los chorros comienzan magnéticos, pero a medida que los chorros crecen, el campo magnético se degrada y pierde dominio, la materia toma el control y domina los chorros, aunque a veces puede sobrevivir un vestigio más débil del campo magnético".
Los datos también sugieren que la radiación sincrotrón -que resulta cuando los electrones son acelerados en una trayectoria curva o espiral- activa la fase inicial, extremadamente brillante de la ráfaga, conocida como la fase "rápida". Los astrónomos consideraron durante mucho tiempo otros dos candidatos principales, además de la radiación sincrotrón: la radiación del cuerpo negro, que resulta de la emisión de calor de un objeto, y la radiación Compton inversa, que se produce cuando una partícula acelerada transfiere energía a un fotón.
"La radiación sincrotrón es el único mecanismo de emisión que puede crear el mismo grado de polarización y el mismo espectro que observamos al principio de la explosión", dijo Troja en un comunicado. "Nuestro estudio proporciona evidencia convincente de que la emisión de rayos gamma provocada por la radiación sincrotrón es un logro importante porque, a pesar de décadas de investigación, el mecanismo físico que impulsa las ráfagas de rayos gamma todavía no había sido identificado inequívocamente".
La amplia cobertura de GRB160625B desde una amplia variedad de telescopios que reunieron datos en múltiples espectros hizo que estas conclusiones fueran posibles, dijeron los investigadores.
"Las ráfagas de rayos gamma ocurren a distancias cosmológicas, algunas de las cuales datan del nacimiento del Universo", dijo Alexander Kutyrev, investigador asociado en el Departamento de Astronomía de UMD y coautor del trabajo de investigación. "Los eventos son impredecibles y una vez que el estallido ocurre, se ha ido. Tenemos la fortuna de tener observaciones de una amplia variedad de fuentes, especialmente durante la fase inmediata, que es muy difícil de capturar".
El Telescopio Espacial de Rayos Gamma de Fermi de la NASA detectó primero la emisión de rayos gamma de GRB160625B. Poco después, el telescopio MASTER-IAC, una parte de la red de telescopios robóticos MASTER de Rusia, ubicada en el Observatorio Teide de Canarias, siguió con observaciones de luz óptica mientras la fase de alerta seguía activa.
MASTER-IAC reunió datos críticos sobre la proporción de luz óptica polarizada en relación con la luz total producida por la fase rápida. Debido a que la radiación sincrotrón es uno de sólo un número limitado de fenómenos que pueden crear luz polarizada, estos datos proporcionan el vínculo crucial entre la radiación sincrotrón y la fase inmediata de GRB160625B.
Un campo magnético también puede influir en la cantidad de luz polarizada que se emite a medida que pasa el tiempo y la ráfaga evoluciona. Debido a que los investigadores fueron capaces de analizar los datos de polarización que se extendieron casi todo el tiempo de la ráfaga - un logro raro - pudieron discernir la presencia de un campo magnético y el seguimiento de cómo cambió a medida que GRB160625B progresó.
