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Astronomía de rayos gamma: lo bueno, lo malo y lo feo
Las explosiones de rayos gamma han proporcionado una fuente constante de emoción desde que fueron descubiertas en la década de 1960 por satélites militares estadounidenses que buscaban pruebas de pruebas secretas de armas nucleares.
Cuando iluminan el cielo, los estallidos de rayos gamma son los objetos más brillantes del Universo. Emiten tanta luz que los astrónomos creen que debe estar colimada de alguna manera, de lo contrario, la emisión total no podría surgir del fenómeno astrofísico que se conoce actualmente. Tal como está, liberan en unos segundos, la energía equivalente a la masa en reposo del Sol.
Eso los convierte en algo más que un interés pasajero para la humanidad. Los estallidos de rayos gamma en la Vía Láctea pueden haber desencadenado extinciones masivas en la Tierra en el pasado y, por lo tanto, podrían amenazarnos en el futuro.
Sin embargo, nunca se ha visto un estallido de rayos gamma en la Vía Láctea. De hecho, generalmente son los objetos astronómicos más distantes y, por lo tanto, los más antiguos que podemos ver. Los astrónomos dijeron la semana pasada que habían detectado un estallido de rayos gamma que ocurrió solo 630 millones de años después del Big Bang.
Toda esta información y mucha más es el resultado de dos revoluciones que se han producido en la astronomía de rayos gamma. Primero es el lanzamiento de los telescopios de rayos gamma Swift y Fermi en 2004 y 2008 respectivamente. El segundo es un proyecto de coordinación global que alerta a la comunidad sobre explosiones de rayos gamma para que sus resplandores puedan observarse en otras frecuencias.
Como resultado, los astrónomos han pasado de estar privados de datos sobre estallidos de rayos gamma a ahogarse repentinamente en ellos. Y a medida que crece día a día la cantidad de datos mal comprendidos, poco a poco se va aclarando que los estallidos de rayos gamma son mucho más complejos y misteriosos de lo que nadie imaginaba.
Hoy, Maxim Lyutikov, de la Universidad Purdue en Indiana, describe los misterios sobre los que los astrónomos están desconcertados y lo convierte en una lectura fascinante. Parece haber dos tipos de estallidos de rayos gamma: los largos que duran miles de segundos y los cortos que se encienden y apagan en menos de un segundo. Aún no se sabe cómo ocurren estos diferentes tipos. Y no apueste a que pronto se descubran otros tipos de ráfagas.
Estos estallidos tienen resplandores de rayos X que a veces decaen rápidamente y en otros casos se estabilizan durante decenas de miles de segundos. Algunas ráfagas vuelven a estallar más tarde y otras se cortan momentáneamente, como un Ford Modelo T.
Cada una de estas observaciones requiere una explicación separada y los teóricos están luchando. El consenso es que los estallidos de rayos gamma se crean en algún tipo de colapso gravitacional en el que la energía gravitacional se convierte en energía cinética y luego en luz. Entonces, generalmente se acepta que las supernovas son un tipo de fuente. De dónde vienen los demás, nadie lo sabe.
Luego está la cuestión de cómo se produce ese colapso. Un colapso gravitacional implica la existencia de una onda de choque, pero la estructura de esta onda y cómo interactúa con cualquier cosa en su camino es poco conocida.
Incluso se discute el mecanismo físico por el cual se forman los rayos gamma. Una posibilidad es por emisión de sincrotrón, partículas cargadas aceleradas en un campo magnético. Se desconoce de dónde proviene este campo magnético y cómo interactúa con una onda de choque. Otra opción es la emisión Compton inversa en la que los electrones de alta energía aumentan la energía de los fotones a frecuencias más altas. Elige tu opción.
La esperanza es que estos mecanismos se puedan unir de alguna manera que expliquen la estructura de los datos que ven los astrónomos: los destellos, los resplandores y las diferentes escalas de tiempo en las que ocurren.
Pero el temor que suscita Lyutikov es que estos procesos son tan complejos que siempre estarán más allá de la comprensión de los mortales.
Eso es excesivamente pesimista. Los avances en muchas áreas de la astrofísica están limitados por la falta de datos. La astronomía de rayos gamma es una excepción, al menos por el momento. No se puede negar la complejidad que representan estos datos. Pero lo que representa este estado de cosas es una oportunidad de oro para una nueva generación de astrofísicos: un problema apasionante que solo pide ser resuelto.
Ref: arxiv.org/abs/0911.0349 : Explosiones de rayos gamma: Regreso a la pizarra