Explosión en el universo aporta datos sobre los rayos gamma asociados a las muertes de estrellas masivas

Científicos informan que una intensa e inusual ráfaga de luz llegó a la Tierra y podría cambiar nuestra comprensión del universo.

A finales del año pasado, los científicos detectaron una explosión de energía de 50 segundos de duración que se dirigía hacia la Tierra, conocida como brote de rayos gamma o BRG, que son las explosiones más poderosas del universo. Los investigadores comenzaron a buscar de inmediato el resplandor que dejan semejantes explosiones, y esa luz visible es útil para rastrear de dónde proviene la explosión.

Pero, en cambio, esos investigadores encontraron algo completamente diferente: que la explosión parecía provenir de una kilonova. Tales sucesos raros solo ocurren cuando una estrella de neutrones se fusiona con otro objeto muy compacto, ya sea otra estrella de neutrones o un agujero negro.

El estudio desafía nuestra comprensión sobre el origen de los BRG de larga duración. Pero también podría proporcionar una respuesta emocionante a otras preguntas sobre el universo, como de dónde provienen sus elementos más pesados, que aún sigue siendo un misterio.

Y la galaxia de la que provino el BRG también es extraña. Es una estrella joven y aún en desarrollo, lo opuesto a la única otra galaxia cercana conocida que ha sido anfitriona de un suceso de este tipo.

“Este suceso no se parece a nada que hayamos visto antes de un brote largo de rayos gamma”, dijo Jillian Ratinejad, de la Universidad Northwestern, quien dirigió el estudio. “Sus rayos gamma se asemejan a los de los brotes producidos por el colapso de estrellas masivas”.

“Dado que todas las demás fusiones de estrellas de neutrones confirmadas que hemos observado han ido acompañadas de ráfagas que duran menos de dos segundos, era totalmente razonable esperar que este BRG de 50 segundos fuera creado por el colapso de una estrella masiva. Este suceso representa un emocionante cambio de paradigma para la astronomía de brotes de rayos gamma”.

Un artículo que describe los hallazgos, ‘A kilonova following a long-duration gamma-ray burst at 350 Mpc’ (Una kilonova después de un brote de rayos gamma de larga duración a 350 Mpc), se publicó hoy en la revista Nature.

La explosión fue detectada por primera vez en diciembre de 2021 por el Observatorio Neil Gehrels Swift de la NASA y el telescopio espacial de rayos gamma Fermi. Desde entonces, los investigadores han buscado categorizar la explosión y comprender de dónde podría haber venido.

Entre otros hallazgos, demostraron que el suceso único produjo elementos pesados que ascendieron a aproximadamente 1.000 veces la masa de nuestra Tierra. El dato sugiere que las kilonovas son el principal lugar donde se produce oro en el universo.

Y debido a que la galaxia de la que proviene el BRG está relativamente cerca, los científicos pudieron observarla excepcionalmente bien. Además, eso podría ayudar a explicar otros brotes de rayos gamma que no parecen encajar con nuestra comprensión de su origen.

“Este fue un BRG extraordinario”, dijo Benjamín Gompertz. “No esperamos que las fusiones duren más de dos segundos. De alguna manera, esta impulsó un chorro durante casi un minuto completo. Es posible que el comportamiento pueda ser explicado por una estrella de neutrones de larga duración, pero no podemos descartar que lo que vimos fuera una estrella de neutrones siendo destrozada por un agujero negro”.

“Estudiar más de estos sucesos nos ayudará a determinar cuál es la respuesta correcta, y la información detallada que obtuvimos del BRG 211211A será invaluable para tal interpretación”.

Los científicos esperan que el JWST (telescopio espacial James Webb) obtenga una vista aún mejor de las kilonovas. Ese telescopio es capaz de capturar imágenes de objetos astronómicos distantes y “olfatear” su atmósfera, lo que le permite ver exactamente cuáles son los elementos presentes a través de un proceso conocido como espectroscopia.

“Por desgracia, incluso los mejores telescopios terrestres no son lo suficientemente sensibles para realizar espectroscopia”, dijo Rastinejad. “Con el JWST, podríamos haber obtenido un espectro de la kilonova. Esas líneas espectrales proporcionan evidencia directa de la detección de los elementos más pesados”.