Según el astrónomo Andrew Levan, hay un viejo adagio en el estudio de los estallidos de rayos gamma: "Cuando has visto un estallido de rayos gamma, has visto ... solo un estallido de rayos gamma. Ellos no son de todos modos ”, dijo durante una conferencia de prensa el 16 de abril sobre el descubrimiento de un tipo muy diferente de GRB, un tipo que tiene un nuevo sabor duradero.
Recientemente se descubrieron tres de estas inusuales explosiones estelares de larga duración utilizando el satélite Swift y otros telescopios internacionales, y uno, llamado GRB 111209A, es el GRB más largo jamás observado, con una duración de al menos 25,000 segundos, o aproximadamente 7 horas.
"Hemos observado la explosión de rayos gamma más larga en la historia moderna, y creemos que este evento es causado por la muerte de una supergigante azul", dijo Bruce Gendre, un investigador ahora asociado con el Centro Nacional de Investigación Científica de Francia que dirigió este estudio mientras estaba en El Centro de Datos Científicos de la Agencia Espacial Italiana en Frascati, Italia. "Causó la explosión estelar más poderosa de la historia reciente, y probablemente desde que ocurrió el Big Bang".
Los astrónomos dijeron que estos tres GRB representan una clase previamente desconocida de estas explosiones estelares, que surgen de la muerte catastrófica de estrellas supergigantes cientos de veces más grandes que nuestro Sol. Los GRB son las explosiones más luminosas y misteriosas del Universo. Las explosiones emiten oleadas de rayos gamma, la forma más poderosa de luz, así como rayos X, y producen resplandores que se pueden observar en las energías ópticas y de radio.
Swift, el telescopio Fermi y otras naves espaciales detectan un promedio de aproximadamente un GRB por día. En cuanto a por qué este tipo de GRB no se ha detectado antes, Levan explicó que este nuevo tipo parece ser difícil de encontrar debido a cuánto duran.
"Los telescopios de rayos gamma generalmente detectan un pico rápido, y se busca un estallido, a cuántos rayos gamma provienen del cielo", dijo Levan a la revista Space. “Pero estos nuevos GRB producen energía durante un largo período de tiempo, más de 10,000 segundos en lugar de los 100 segundos habituales. Debido a que está extendido, es más difícil de detectar, y solo desde el lanzamiento de Swift tenemos la capacidad de construir imágenes de GBS en el cielo. Para detectar este nuevo tipo, debe sumar toda la luz durante un largo período de tiempo ".
Levan es astrónomo en la Universidad de Warwick en Coventry, Inglaterra.
Agregó que estos GRB de larga duración probablemente fueron más comunes en el pasado del Universo.
Tradicionalmente, los astrónomos han reconocido dos tipos de GRB: cortos y largos, basados en la duración de la señal de rayos gamma. Las ráfagas cortas duran dos segundos o menos y se cree que representan una fusión de objetos compactos en un sistema binario, y los sospechosos más probables son las estrellas de neutrones y los agujeros negros. Los GRB largos pueden durar desde varios segundos hasta varios minutos, con duraciones típicas que caen entre 20 y 50 segundos. Se cree que estos eventos están asociados con el colapso de una estrella muchas veces la masa del Sol y el nacimiento resultante de un nuevo agujero negro.
"Es un proceso muy aleatorio y cada GRB se ve muy diferente", dijo Levan durante la sesión informativa. “Todos tienen una gama de duraciones y una variedad de energías. Se tomará una muestra mucho más grande para ver si este nuevo tipo tiene más complejidades que las explosiones de rayos gamma regulares ".
Todos los GRB dan lugar a potentes chorros que impulsan la materia a casi la velocidad de la luz en direcciones opuestas. A medida que interactúan con la materia dentro y alrededor de la estrella, los chorros producen un pico de luz de alta energía.
Gendre y sus colegas hicieron un estudio detallado del GRB 111209A, que estalló el 9 de diciembre de 2011, utilizando datos de rayos gamma del instrumento Konus en la nave espacial Wind de la NASA, observaciones de rayos X de Swift y el satélite XMM-Newton de la Agencia Espacial Europea. , y datos ópticos del observatorio robótico TAROT en La Silla, Chile. La ráfaga de 7 horas es, con mucho, el GRB de mayor duración jamás registrado.
Otro evento, GRB 101225A, explotó el 25 de diciembre de 2010 y produjo emisiones de alta energía durante al menos dos horas. Posteriormente apodado el "estallido de Navidad", la distancia del evento era desconocida, lo que llevó a dos equipos a llegar a interpretaciones físicas radicalmente diferentes. Un grupo concluyó que la explosión fue causada por un asteroide o cometa que cayó sobre una estrella de neutrones dentro de nuestra propia galaxia. Otro equipo determinó que la explosión fue el resultado de un evento de fusión en un sistema binario exótico ubicado a unos 3.500 millones de años luz de distancia.
"Ahora sabemos que la explosión navideña ocurrió mucho más lejos, a más de la mitad del universo observable, y en consecuencia fue mucho más poderosa de lo que estos investigadores imaginaron", dijo Levan.
Usando el Telescopio Gemini Norte en Hawai, Levan y su equipo obtuvieron un espectro de la débil galaxia que albergó el estallido de Navidad. Esto permitió a los científicos identificar líneas de emisión de oxígeno e hidrógeno y determinar cuánto se desplazaron estas líneas a energías más bajas en comparación con su aparición en un laboratorio. Esta diferencia, conocida por los astrónomos como un desplazamiento al rojo, sitúa la explosión a unos 7 mil millones de años luz de distancia.
El equipo de Levan también examinó 111209A y el estallido más reciente 121027A, que explotó el 27 de octubre de 2012. Todos muestran emisiones de rayos X, ultravioleta y ópticas similares y todos surgieron de las regiones centrales de galaxias compactas que formaban activamente estrellas. Los astrónomos han concluido que los tres GRB constituyen un nuevo tipo de GRB, al que llaman ráfagas "ultralargas".
"Los GRB ultra largos surgen de estrellas muy grandes", dijo Levan, "tal vez tan grandes como la órbita de Júpiter. Debido a que el material que cae sobre el agujero negro desde el borde de la estrella tiene que caer más, lleva más tiempo llegar allí. Debido a que lleva más tiempo llegar allí, alimenta el jet por más tiempo, dándole tiempo para salir de la estrella ".
Levan dijo que las estrellas Wolf-Rayet se ajustan mejor a la descripción. "Nacen con más de 25 veces la masa del Sol, pero arden tan calientes que expulsan su capa más profunda y más externa de hidrógeno como una salida que llamamos viento estelar", dijo. Al eliminar la atmósfera de la estrella, deja un objeto lo suficientemente masivo como para formar un agujero negro pero lo suficientemente pequeño como para que los chorros de partículas se perforen en tiempos típicos de los GRB largos.
John Graham y Andrew Fruchter, ambos astrónomos del Space Telescope Science Institute en Baltimore, proporcionaron detalles de que estas supergigantes azules contienen cantidades relativamente modestas de elementos más pesados que el helio, que los astrónomos llaman metales. Esto se ajusta a una pieza aparente del rompecabezas, ya que estos GRB ultra largos parecen tener una fuerte preferencia intrínseca por los entornos de baja metalicidad que contienen solo trazas de elementos distintos del hidrógeno y el helio.
"Los GRB de larga duración de alta metalicidad existen, pero son raros", dijo Graham. “Ocurren aproximadamente a 1/25 de la tasa (por unidad de formación estelar) de los eventos de baja metalicidad. Estas son buenas noticias para nosotros aquí en la Tierra, ya que la probabilidad de que este tipo de GRB se dispare en nuestra propia galaxia es mucho menor de lo que se pensaba anteriormente ".
Los astrónomos discutieron sus hallazgos el martes en el Simposio de ráfagas de rayos gamma Huntsville 2013 en Nashville, Tennessee, una reunión patrocinada en parte por la Universidad de Alabama en Huntsville y las misiones del telescopio espacial de rayos gamma Swift y Fermi de la NASA. Los hallazgos de Gendre aparecen en la edición del 20 de marzo de The Astrophysical Journal.
Documento: "La explosión de rayos gamma ultra larga 111209A: ¿El colapso de una supergigante azul?" B. Genre y col.
Documento: "La aversión al metal de los LGRB". J. F. Graham y A. S. Fruchter.
Fuentes: Teleconferencia, NASA, Universidad de Warwick, CNRS
