En 2022, una explosión de rayos gamma de intensidad colosal dejó ciegos a los telescopios, siendo la más brillante jamás registrada. Ahora, un nuevo estudio busca esclarecer el posible origen de este fenómeno.
Después del Big Bang, las explosiones de rayos gamma (GRB, por sus siglas en inglés) son los eventos más luminosos y energéticos del cosmos. Ocurriendo con relativa frecuencia, están asociadas al nacimiento de agujeros negros, y detectarlas es una tarea compleja que puede incluso desestabilizar sistemas informáticos. Fue lo que sucedió el 9 de octubre de 2022, cuando la explosión de rayos gamma más intensa jamás observada «cegó» todos los detectores de alta energía en el espacio. El evento, apodado BOAT (The Brightest of All Times – La Más Brillante de Todos los Tiempos), superó en intensidad las expectativas de cualquier equipo diseñado para tales detecciones.
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Según Wen-fai Fong, profesor de física y astronomía, el BOAT fue al menos diez veces más brillante que cualquier explosión de rayos gamma anterior. Recientemente, científicos de la NASA publicaron un análisis de los eventos que siguieron a los primeros cinco minutos de la explosión, después de que los instrumentos volvieran a la normalidad. El estudio, publicado el 25 de julio en la revista Science, plantea la primera pregunta: ¿de dónde vino el BOAT?
¿Cómo surgen las explosiones de rayos gamma?
El surgimiento del BOAT probablemente se debió a la muerte de una estrella masiva, con una masa superior a ocho veces la del Sol. Después de millones de años quemando hidrógeno, la estrella colapsó, generando un agujero negro en su núcleo. En algunos casos, la materia alrededor del agujero negro es expulsada en forma de chorros, lanzados a velocidades cercanas a la de la luz. Estos chorros atraviesan el espacio interestelar, resultando en las explosiones de rayos gamma.
Los rayos gamma son la forma de luz más energética del espectro electromagnético, superando la luz visible, rayos X y ondas de radio, y son producidos por los objetos más calientes y energéticos del universo. En la Tierra, pueden surgir en eventos como tormentas y explosiones nucleares. Si un GRB ocurriera a unos miles de años luz de distancia, sus efectos atmosféricos podrían ser catastróficos para la vida en nuestro planeta. Así, estas explosiones son observadas a una distancia segura.
Cuando un chorro apunta hacia la Tierra, detectamos estos fenómenos mediante equipos especializados. Aunque los GRB son observados casi a diario, la intensidad del BOAT, ocurrido a unos 24 millones de años luz de distancia, fue incomparable.
Observando el BOAT
Usando el telescopio de rayos gamma Fermi de la NASA, los científicos notaron una peculiaridad en el espectro de luz del BOAT, llamada «línea de emisión putativa». Cada color visible corresponde a una onda electromagnética de determinado largo. Los objetos absorben algunas de esas ondas y reflejan otras, creando los colores que percibimos. En el caso de las explosiones de rayos gamma, este proceso genera ondas de menor energía, como rayos X y ondas de radio, que permanecen por más tiempo después de la explosión.
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Este «rastro» es crucial para los científicos, pues permite reconstruir los elementos que la luz atravesó, revelando la composición química de los objetos involucrados. Imaginen apuntar una linterna de celular a través del dedo: del otro lado, vemos una luz rojiza y tenue. Este simple ejemplo ilustra cómo los científicos pueden deducir la materia atravesada por la luz de un GRB, permitiéndonos entender la formación de los chorros y los rayos gamma.
El estudio sugiere que los GRB son producidos por colisiones de electrones y positrones (sus contrapartes de antimateria) dentro de los chorros. Cada colisión genera rayos gamma, pero el proceso inverso también puede ocurrir, donde dos rayos gamma forman un electrón y un positrón. En el entorno del chorro, ambos procesos son comunes, resultando en un mar de partículas en movimiento.
Para explicar las observaciones del telescopio Fermi, los rayos gamma necesitarían haber sido desplazados a energías más altas debido al movimiento de las partículas. Si la hipótesis es correcta, estas partículas viajaron a cerca del 99.9% de la velocidad de la luz antes de aniquilarse.
«Después de décadas estudiando estas impresionantes explosiones cósmicas, aún no comprendemos plenamente los mecanismos de estos chorros», afirmó Elizabeth Hays, científica del proyecto Fermi en el Goddard Space Flight Center de la NASA. «Encontrar pistas como esta es increíble.»
