Hemos detectado los estallidos de rayos gamma más potentes registrados

Explosión de rayos gamma DESY, Laboratorio de Comunicación Científica

Los estallidos de rayos gamma son las explosiones más poderosas del universo conocido, y se cree que se liberan cuando una estrella masiva colapsa en un agujero negro o una estrella de neutrones.

Ahora los científicos acaban de descubrir un par de ellos más poderosos de lo que podríamos haber imaginado. en un trío de nuevo documentos publicado en Naturaleza , dos equipos de astrónomos informan la detección de dos estallidos de rayos gamma que emitieron lecturas de energía que superan la ráfaga récord anterior , incluido uno que es más de 10 veces más poderoso. Es un par de hallazgos sin precedentes que deberían ayudarnos a encontrar más de estos eventos exóticos y pintar una visión más clara de lo que estaba sucediendo en partes distantes del universo hace miles de millones de años.

Los estallidos de rayos gamma son más poderosos de lo que jamás supimos, dice Razmik Mirzoyan, astrofísico del Instituto Max Planck y coautor de dos de los artículos. Es absolutamente extraordinario.

Las detecciones fueron realizadas por dos observatorios: el sistema Major Atmospheric Gamma Imaging Cherenkov (MAGIC), que utiliza dos telescopios situados en una de las Islas Canarias, y el Sistema Estereoscópico de Alta Energía (HESS), un conjunto de cinco telescopios en Namibia. Ambos sitios utilizan lo que se denomina telescopios Cherenkov de imágenes aéreas (IACT).

Cuando los rayos gamma de alta energía golpean la atmósfera de la Tierra, la interacción hace que las moléculas de aire se conviertan en una cascada de pares de electrones y positrones. Estos pares aceleran a través de la atmósfera, liberando algo conocido como radiación Cherenkov. Los IACT observan esta lluvia de radiación y los datos resultantes se pueden reconstruir y analizar para determinar la energía y la dirección de los fotones originales de alta energía, los rayos gamma, que golpean la atmósfera.

El primer estallido, GRB 190114C, se encontró el 14 de enero. Inicialmente detectado por un par de telescopios espaciales, luego fue verificado y observado en profundidad por HESS una vez que se dieron a conocer sus coordenadas. MAGIC detectó energías de fotones en el resplandor posterior de GRB 190114C (la parte que se desvanece de la emisión) que estaban por encima del rango de teraelectronvoltios (TeV), que es un billón de veces más energético que la luz visible (la luz visible es de alrededor de 1 eV). Hasta ahora, la Nebulosa del Cangrejo ha sido la fuente más brillante conocida de energía TeV. Este nuevo estallido eclipsa esas energías por un factor de 100 y ahora posee el récord de la fuente más brillante conocida de fotones TeV.

El segundo estallido, GRB 180720B, se detectó el 20 de julio de 2018. Tenía energías muy por encima de 0,1 TeV, pero aún más débil que 1 TeV. Los estallidos de rayos gamma anteriores no se habían visto por encima de 100 GeV. Los estallidos se midieron en la fase de resplandor residual, por lo que las energías iniciales de las emisiones deben haber sido aún mayores, dice Mirzoyan.

Las observaciones de seguimiento utilizando otros observatorios e instrumentos revelan que GRB 190114C provino de una galaxia a 4500 millones de años luz de la Tierra, mientras que GRB 180720B se originó a 6000 millones de años luz de distancia.

Todos los estallidos de rayos gamma se producen fuera de la Vía Láctea, generalmente a miles de millones de años luz de distancia en galaxias con una gran cantidad de formación de estrellas masivas. Aunque no sabemos exactamente qué hizo estos en particular, sabemos que ambos son ráfagas de larga duración. Esto significa que se producen cuando un tipo raro de estrella masiva que gira rápidamente colapsa repentinamente en un poderoso agujero negro o en una estrella de neutrones altamente magnetizada que gira rápidamente llamada magnetar, dice Bing Zhang, astrofísico de la Universidad de Nevada, Las Vegas, quien no participó en los estudios. Cualquiera de los objetos puede producir estallidos de rayos gamma y, en este caso, se emitieron directamente hacia la Tierra, afortunadamente para los astrónomos.

Más allá de ser hallazgos que establecen récords, los dos nuevos estallidos de rayos gamma nos dan una idea de cómo se producen exactamente estos fenómenos. El único mecanismo que podría resultar en emisiones de tan alta energía es una dispersión ascendente de fotones a energías más altas, inducida por colisiones con electrones acelerados. Muchos científicos, incluido Zhang, han teorizado durante mucho tiempo sobre la existencia de tal mecanismo.

Como fue el caso con la detección de ondas gravitacionales, la gran esperanza es que este descubrimiento signifique que podremos detectar más estallidos de rayos gamma de alta energía y caracterizarlos con aún más detalle. Los objetos ubicados a miles de millones de años luz de distancia son increíblemente difíciles de estudiar. Los estallidos de rayos gamma son algunas de las únicas señales que podemos detectar que nos pueden decir algo sobre lo que está ocurriendo tan lejos.

Esta publicación se ha modificado para proporcionar más contexto sobre la energía emitida por estas últimas detecciones de ráfagas.

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