Los estallidos de rayos gamma (GRB) son uno de los fenómenos más enérgicos del Universo, y también uno de los menos investigados. Estas explosiones de energía ocurren cuando una estrella masiva se convierte en supernova y emite haces gemelos de rayos gamma que se pueden ver a miles de millones de años luz de distancia. Debido a que están estrechamente vinculados con la formación de agujeros negros, los científicos han estado ansiosos por estudiar esta rara ocurrencia en mayor detalle.
Desafortunadamente, se han producido pocas oportunidades para esto ya que los GRB tienen una vida muy corta (duran solo unos segundos) y la mayoría han sucedido en galaxias distantes. Pero gracias a los esfuerzos realizados con un conjunto de telescopios, los astrónomos pudieron detectar un GRB (designado GRB 190114C) en enero de 2019. Parte de la radiación de este GRB fue la energía más alta jamás observada, lo que lo convirtió en un hito en la historia de astronomía
El estudio que describe estos hallazgos (titulado "Observación de las emisiones inversas de Compton de una larga explosión de rayos gamma") apareció recientemente en la revista Naturaleza y debe aparecer en el diario Astronomía y Astrofísica. El estudio fue dirigido por Antonio de Ugarte Postigo del Instituto de Astrofísica de Andalucía e incluyó a miembros de la colaboración MAGIC, la NASA y los institutos de investigación de todo el mundo.
Para decirlo claramente, los GRB son realmente bastante comunes, y ocurren aproximadamente una vez al día en el Universo observable. Pero debido a su naturaleza breve y fugaz, ha sido muy difícil entrenar instrumentos en la fuente antes de que desaparezcan. Pero con la ayuda de múltiples telescopios que están optimizados para la detección de rayos gamma, GRB 190114 se observó justo a tiempo.
Esto incluyó el Observatorio Neil Gehrels Swift de la NASA, el Telescopio Espacial de Rayos Gamma Fermi, así como los telescopios gemelos de Cherenkov de Imágenes Gamma Atmosféricas Principales (MAGIC) en tierra, que se encuentra en la isla canaria de La Palma y operado por Max Planck Instituto de Física (MPP).
Cuando estos telescopios observaron GRB 190114C, observaron que parte de la energía liberada se midió en el rango de 1 Tera electronvoltio (TeV), aproximadamente un billón de veces más energía por fotón observado con luz visible. Basado en observaciones previas, los astrónomos estiman que para alcanzar este nivel de energía, el material emitido por la estrella en colapso tenía que viajar al 99.999% de la velocidad de la luz.
En otras palabras, el material de una estrella moribunda tendría que acelerarse hasta los límites de lo que la materia física puede soportar para generar este tipo de explosión energética. Este material luego sería forzado a través de las nubes gaseosas que rodean la estrella (los restos de las capas externas que se han desprendido), causando un choque que crea la explosión de rayos gamma.
Los científicos han estado tratando de observar emisiones extremadamente energéticas de GRB durante mucho tiempo, y esta explosión en particular proporcionó la primera oportunidad. Como explicó el Dr. de Ugarte Postigo en un comunicado de prensa de la ESA / Hubble:
"Los científicos han estado tratando de observar la emisión de muy alta energía de los estallidos de rayos gamma durante mucho tiempo. Esta nueva observación es un paso vital hacia adelante en nuestra comprensión de los estallidos de rayos gamma, su entorno inmediato y cómo se comporta la materia cuando se mueve al 99.999% de la velocidad de la luz ".
Mirando hacia el futuro, múltiples observatorios espaciales estarán observando la supernova que produjo GRB 190114C para aprender más sobre su entorno y cómo se produjo esta explosión extrema. En particular, los astrónomos europeos recibieron tiempo de observación con el telescopio espacial Hubble de la NASA / ESA para estudiar el entorno de origen.
Estos esfuerzos fueron asistidos por astrónomos usando el Very Large Telescope (VLT) de ESO y el Atacama Large Milimeter / submilimeter Array (ALMA) en Chile. Combinando sus observaciones con los datos obtenidos por Hubble, los astrónomos pudieron observar la galaxia anfitriona de este GRB (que se encuentra a 5 mil millones de años luz de la Tierra) con mayor detalle.
Como Andrew Levan, del Instituto de Matemáticas, Astrofísica y Física de Partículas del Departamento de Astrofísica de la Universidad de Radboud en los Países Bajos, explicó:
"Las observaciones del Hubble sugieren que esta explosión en particular se produjo en un entorno muy denso, justo en medio de una galaxia brillante a 5 mil millones de años luz de distancia. Esto es realmente inusual, y sugiere que podría ser la razón por la que produjo esta luz excepcionalmente poderosa ".
Este hito es un testimonio de la creciente capacidad de los instrumentos astronómicos y la creciente importancia de la cooperación internacional. También está en consonancia con la era actual de la astronomía, donde los descubrimientos revolucionarios son cada vez más comunes. Con cada año que pasa, fenómenos que alguna vez fueron mal entendidos o restringidos ahora se investigan de manera regular.
