Los astrónomos captan un estallido de rayos gamma de una supernova

Un ejemplo frustrado de un estallido de rayos gamma, el tipo de explosión más poderoso conocido en el universo, sugiere que estos estallidos no siempre funcionan de la manera que pensaban los científicos, y que las versiones de estos destellos pueden ser sorprendentemente breves, dicen los investigadores.

Un estallido típico de rayos gamma libera más energía en unos pocos milisegundos a minutos de la que se espera que emita el sol durante toda su vida útil de 10 mil millones de años. Los astrónomos clasifican los estallidos de rayos gamma como largos o cortos en función de si los estallidos duran más o menos de dos segundos. Investigaciones anteriores sugirieron que los estallidos cortos de rayos gamma son el resultado de la fusión de dos estrellas de neutrones, que son los cadáveres estelares extraordinariamente densos formados por el colapso de estrellas masivas. Por el contrario, los astrónomos pensaban que los estallidos prolongados de rayos gamma están vinculados a una explosión catastrófica conocida como supernova, resultante de la implosión de una estrella gigante.

Ahora los científicos han descubierto un estallido corto de rayos gamma que se formó de la misma manera que normalmente se cree que se forman los estallidos largos de rayos gamma, a partir de la desaparición de una sola estrella gigante. «Las estrellas moribundas también producen estallidos de rayos gamma extremadamente cortos», dijo a Space Tomás Ahumada, estudiante de doctorado en astrofísica en la Universidad de Maryland y el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Maryland y autor principal de un estudio sobre el resplandor del estallido de rayos gamma recién descubierto. .com.

_{Representación de un artista de una estrella que colapsa produciendo una breve explosión de rayos gamma. (Crédito de la imagen: Observatorio Internacional Géminis / NOIRLab / NSF / AURA / J. Da Silva / M. Zamani (NOIRLab de NSF))}

Los científicos se centraron en un estallido de rayos gamma denominado GRB 200826A, que se originó en una galaxia a unos 6.600 millones de años luz de distancia en la constelación de Andrómeda. La explosión duró solo 0,65 segundos, aunque después de viajar durante eones a través del universo en expansión, esta señal se había extendido a aproximadamente 1 segundo de duración cuando fue detectada el 26 de agosto de 2020 por el telescopio espacial de rayos gamma Fermi de la NASA.

Otras naves espaciales también detectaron el estallido: la misión Wind de la NASA, que orbita un punto entre la Tierra y el sol ubicado a unas 930.000 millas (1,5 millones de kilómetros) de distancia; Mars Odyssey de la NASA, que ha estado orbitando el Planeta Rojo desde 2001; y el satélite INTEGRAL de la Agencia Espacial Europea que se lanzó en 2002.

Cuando los astrónomos vieron el estallido de rayos gamma y decidieron hacer un seguimiento del evento, esperaban encontrar firmas de una colisión entre dos estrellas de neutrones. Pero eso no es lo que vieron los científicos en absoluto.

Utilizando el telescopio Gemini North de 8,1 metros en Hawai, los científicos analizaron la galaxia anfitriona del estallido de rayos gamma 28, 45 y 80 días después de que se detectara por primera vez el verano pasado. Estas observaciones revelaron que después de que el resplandor de la explosión se desvaneció, volvió a brillar. Este aumento de energía provino de la supernova que ocurrió después de la implosión que causó el estallido de rayos gamma.

«El análisis de datos e imágenes fue muy desafiante, ya que necesitábamos separar la luz de la supernova de la luz de su galaxia anfitriona», dijo Ahumada.

Este descubrimiento «fue particularmente sorprendente, ya que en realidad no era lo que estábamos buscando», explicó Ahumada. Él y sus colegas están analizando datos de la Instalación Transitoria Zwicky en el Observatorio Palomar en California «para buscar fusiones de estrellas de neutrones binarias que se cree que producen un estallido corto de rayos gamma».

En cambio, los científicos encontraron el tipo de consecuencias que uno esperaría de la explosión que siguió al colapso de una estrella masiva. «Encontramos una estrella que murió», dijo Ahumada.

Los científicos habían sabido previamente que algunos estallidos de rayos gamma de estrellas en implosión podrían aparecer como breves estallidos de rayos gamma, pero los astrónomos habían pensado que esto se debía a las limitaciones de los instrumentos utilizados para detectar tales eventos, según Bin-bin Zhang de la Universidad de Nanjing. en China y la Universidad de Nevada, Las Vegas, autor principal de un estudio sobre los datos de rayos gamma. «Este estallido es especial porque definitivamente es un estallido de rayos gamma de corta duración, pero sus otras propiedades apuntan a su origen en una estrella que colapsa», dijo Zhang en un comunicado de la NASA .

La detección del año pasado es el estallido de rayos gamma más corto conocido impulsado por la muerte de una estrella en implosión. Los investigadores sugieren que éste y otros estallidos de rayos gamma impulsados por supernovas parecen cortos porque los chorros de rayos gamma que salen de los polos de la estrella que colapsa no son lo suficientemente fuertes como para atravesar completamente la envoltura exterior de la estrella. La mayoría de las otras estrellas que colapsan tienen chorros tan débiles que no producen en absoluto un estallido de rayos gamma detectable.

«Creemos que este evento fue efectivamente un fracaso, uno que estuvo cerca de no suceder en absoluto», dijo Ahumada en un comunicado. «Aun así, la ráfaga emitió 14 millones de veces la energía liberada por toda la Vía Láctea durante la misma cantidad de tiempo, lo que la convierte en una de las ráfagas de rayos gamma de corta duración más enérgicas jamás vistas».

Este descubrimiento puede ayudar a resolver un misterio de larga data. Aunque investigaciones anteriores relacionaron largas explosiones de rayos gamma con supernovas, los astrónomos han detectado muchas más supernovas que largas explosiones de rayos gamma. El descubrimiento de un estallido corto de rayos gamma vinculado con una supernova sugiere que algunos estallidos de rayos gamma impulsados por supernovas pueden enmascararse como los estallidos cortos de rayos gamma que antes se pensaba que eran creados por fusiones de estrellas de neutrones y, por lo tanto, no se cuentan como el tipo de supernova.

En el futuro, encontrar estallidos de rayos gamma más cortos como este podría ayudar a explorar diferentes progenitores de estas explosiones, «ya que no estamos completamente seguros de cómo se pudo haber generado este evento», dijo Ahumada.

Los científicos detallaron sus hallazgos en dos estudios publicados en línea el lunes (26 de julio) en la revista Nature Astronomy.