Explosiones de rayos gamma: el misterio continúa

A las personas del Sureste de Estados Unidos les agradan las buenas historias y están a punto de enterarse de una muy buena. Dicha historia comienza la próxima semana cuando investigadores de 25 países se reúnan en Huntsville, Alabana, en Estados Unidos, para compartir los últimos hallazgos sobre las más grandes explosiones que han ocurrido desde el mismo Big Bang (Gran Explosión). El Sexto Simposio sobre Explosiones de Rayos Gamma de Huntsville, en 2008, comienza el 20 de octubre y las conversaciones no se detendrán durante cuatro días consecutivos.

Los conferenciantes, uno tras otro, llevarán a los participantes a dar un paseo salvaje desde el borde del universo observable, donde las explosiones de rayos gamma ocurren muy a menudo, hasta nuestro propio patio trasero en la Vía Láctea, donde unas pocas estrellas supermasivas podrían ser bombas listas para producir explosiones, peligrosamente cerca. Las causas subyacentes de las explosiones de rayos gamma, sus “espasmódicos cadáveres” y las raras galaxias que a menudo albergan las explosiones… esos son sólo algunos de los temas que figuran en la orden del día del simposio.

El simposio comienza con una charla para quienes no son especialistas en el tema: “Agujeros negros: desde Einstein hasta las explosiones de rayos gamma”, en la cual Neil Gehrels, un astrofísico de la NASA, describe cómo cada explosión de rayos gamma podría anunciar el nacimiento de un agujero negro. Se invita al público a participar de su charla el lunes 20 de octubre a las 7:30 p.m., en el Auditorio del Centro Davidson (Davidson Center Auditorium, en idioma inglés), del Centro del Espacio y Cohetes de Estados Unidos (U.S. Space & Rocket Center, en idioma inglés), en Huntsville.

Derecha: Una explosión de rayos gamma anuncia el nacimiento de un agujero negro —concepto artístico. [Más información]

Las explosiones de rayos gamma fueron descubiertas en los años ‘60 durante la Guerra Fría. Satélites estadounidenses, que vigilaban las pruebas nucleares soviéticas, detectaron intensas explosiones de radiación gamma. Las explosiones no provenían de la Unión Soviética, sino del espacio.

Inmediatamente, los astrónomos tuvieron un gran misterio entre sus manos. Las explosiones parecían contener más energía que una supernova y eran totalmente impredecibles, provenían de cualquier parte del cielo, al azar, y en cualquier momento. Además, eran breves, algunas duraban menos de un segundo. Para cuando los observadores movían sus telescopios en la dirección de un estallido, ¡ya se había ido! En 1990, una historieta publicada un domingo por la mañana, mostraba a un astrónomo mareado, sosteniéndose de su telescopio, mientras una explosión de rayos gamma ocurría sobre su cabeza.

Eran tiempos de humor. Mientras muchos investigadores estaban convencidos de que las explosiones de rayos gamma provenían de las partes más lejanas del espacio, de millones a miles de millones de años luz de distancia, otros sostenían que las explosiones estaban sucediendo justo aquí, en el sistema solar. ¡Y nadie podía probar que estaban equivocados! Los expertos gozaban de libertad para sostener las más descabelladas teorías que sus mentes pudieran inventar.

Los astrónomos necesitaban más datos. La primera oleada de información provino de un instrumento llamado “BATSE”, ubicado a bordo del Observatorio Espacial Compton de Rayos Gamma, de la NASA. A mediados de la década de 1990, BATSE captó miles de explosiones y realizó un mapa de su distribución en el cielo. Las explosiones no estaban limitadas al plano del sistema solar; ni al plano de la Vía Láctea. Lo que sea que fueran, las explosiones de rayos gamma no eran locales.

Arriba: El Observatorio Espacial Compton de Rayos Gamma y sus sensores BATSE demostraron que las explosiones de rayos gamma ocurrían muy por afuera del sistema solar. [Más información]

Mientras tanto, la NASA y otras agencias espaciales estuvieron trabajando en una nueva generación de satélites capaces de localizar los primeros destellos de rayos gamma y transmitir las coordenadas a la Tierra lo suficientemente rápido como para poder seguir las observaciones con telescopios terrestres. Esto, esperaban los astrónomos, revelaría qué tipo de galaxias hospedaban a las feroces explosiones (si en verdad las explosiones ocurrían dentro de las galaxias) y cuán lejos se ubicaban.

El 28 de febrero de 1997, el BeppoSAX hizo un gran avance. El satélite ítalo-holandés ubicó una explosión y orientó a los astrónomos hacia ella con suficiente tiempo como para fotografiar una luminiscencia residual óptica. El telescopio espacial Hubble fue apuntado hacia la explosión que se tornaba cada vez más tenue y allí estaba, una galaxia apenas visible… muy, muy lejana.

Después vino la nave espacial Swift, de la NASA, que podía no solamente precisar la ubicación de los rayos gamma y transmitir sus coordenadas en pocos segundos, sino que también estaba equipada con sus propios detectores de rayos-X y UV, además de detectores ópticos. ¡La nave Swift era un ejército de telescopios espaciales en un solo satélite! Swift fue lanzada en 2004 y ha detectado cientos de explosiones, ha monitoreado sus luminicencias residuales en múltiples longitudes de onda y ha medido sus distancias (el récord actual: 12.800 millones de años luz; o sea, prácticamente el borde del universo observable). Estos eran los tipos de datos que todos estaban esperando.

Hay dos tipos de explosiones de rayos gamma: breves (<> 2 segundos).

Derecha: Un ejemplo de explosión larga de rayos gamma.

Se cree que las más largas son “supernovas con esteorides”, explosiones catastróficas que señalan el fin de estrellas que son entre 50 a 100 veces más masivas que el Sol. Cuando tales estrellas monstruosas explotan dejan detrás un agujero negro y transmiten la “noticia” a través del cosmos en forma de onda de rayos gamma. Las bases físicas fueron presentadas y desarrolladas por el físico de la Universidad de California, el Dr. Stan Woosley, y su “modelo de colapso” es ahora considerado como la mejor explicación para las explosiones de rayos gamma de larga duración.

Las explosiones más breves son más desconcertantes. Se encienden y se apagan con demasiada rapidez como para ser supernovas y las energías que están involucradas no llegan a provocar la explosión de una estrella. Muchos investigadores, en cambio, consideran que tienen origen en colisiones que se producen entre estrellas de neutrones ultradensas o, quizás, estrellas de neutrones que chocan con agujeros negros. En cualquier caso, el resultado es otro agujero negro. No obstante, el jurado todavía no participa y los debates del simposio serán bastante acalorados.

Hay otros misterios también. Por ejemplo, todos los tipos de galaxias contienen al menos una mínima cantidad de estrellas supermasivas que podrían explotar. Así que los astrónomos esperan ver explosiones de rayos gamma que provienen de galaxias espirales, elípticas, con barras —de toda la gama. Sin embargo, las explosiones parecen preferir a las raras galaxias irregulares antes que al resto de las galaxias. Nadie sabe por qué. Otro ejemplo: la primera oleada de formación estelar después del Big Bang debería haber producido una abundante cantidad de estrellas supermasivas de la categoría ideal para ocasionar explosiones de rayos gamma. Pero parece haber escasez de explosiones en los corrimientos al rojo (distancias) correspondientes a esas épocas tempranas. ¿Dónde están las explosiones de rayos gamma extraviadas?

El más reciente observatorio de la NASA, el Telescopio Espacial Fermi de Rayos Gamma, lanzado en 2008, se encuentra en una misión destinada a responder éstas y otras preguntas. Quizás en el simposio se revelen resultados importantes.

Para obtener cobertura diaria sobre el tema, manténgase sintonizado con Ciencia@NASA del 20 al 23 de octubre.

El Sexto Simposio sobre Explosiones de Rayos Gamma de Huntsville 2008 está patrocinado por los proyectos Fermi y Swift de la NASA y es presentado por el Equipo Fermi GBM, cuya base se encuentra en el Centro Marshall para Vuelos Espaciales, ubicado en Huntsville.

Fuente | NASA