Impresión artística de un estallido de rayos gamma explotando cerca de la Tierra. Click para agrandar.
Vivimos en un universo peligroso. Ahora agregue estallidos de rayos gamma a la lista: esas explosiones más poderosas del Universo. Incluso 10 segundos de radiación de uno de estos eventos serían un revés mortal para la vida en la Tierra. Antes de comenzar a buscar otro planeta para vivir, el Dr. Andrew Levan, de la Universidad de Hertforshire, está aquí para explicar las posibilidades de una explosión cercana. Parece que las probabilidades están a nuestro favor.
Escuche la entrevista: Estamos a salvo de las explosiones de rayos gamma (6.0 MB)
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Fraser Cain: Ahora, quiero saber qué tan seguro estoy de los estallidos de rayos gamma, pero primero ¿puede explicarle qué son estas explosiones?
Dr. Andrew Levan: Las explosiones de rayos gamma fueron realmente un misterio durante gran parte de los últimos 30 años. Fueron descubiertos por primera vez en 1967 por satélites que se lanzaron para buscar evidencia de pruebas nucleares en el espacio. Entonces, en la década de 1960, había preocupación en ambos lados, los rusos y los estadounidenses, nos preocupaba que el lado opuesto pudiera estar probando armas nucleares en algún lugar del espacio. Y así, hubo un tratado de prohibición de pruebas que prohibió esto y luego se lanzaron varios satélites para poder detectar la firma de estas pruebas. Y estas pruebas habrían dado una firma que habría sido una explosión de rayos gamma. Y así se lanzaron los satélites para buscar esto. En realidad, nunca vieron rayos gamma de las pruebas nucleares, pero lo que encontraron fueron estas explosiones muy brillantes que no estaban ocurriendo en ninguna parte del Sistema Solar. No asociado con nada de lo que estaba sucediendo que era obvio; No es realmente la Luna ni ninguno de los planetas ni nada de eso. Y así, estas fueron las primeras explosiones de rayos gamma descubiertas.
Durante la mayor parte de los próximos 20 o 30 años, eso fue realmente todo lo que sabíamos sobre ellos; estos extraños destellos inexplicables de radiación de alta energía. Esta es luz con longitudes de onda mucho más cortas que los rayos X que usan las imágenes médicas. Y fueron muy difíciles por eso identificarlos. Así que realmente no sabíamos dónde estaban, si estaban cerca de nosotros o si estaban muy lejos. Y luego, a fines de la década de 1990, finalmente logramos identificar su origen por las emisiones ópticas, por la luz normal, y eso demostró que eran explosiones increíblemente brillantes que ocurren en el Universo distante, por lo que estás hablando de mirar hacia atrás solo a unos pocos cientos de millones de años después del Big Bang: el 95% del camino de regreso a través de la era del Universo.
Y así, ese fue el primer avance. Y luego, en los próximos años, se dio cuenta de que estas explosiones de rayos gamma en realidad fueron causadas por el colapso de una estrella muy masiva. Entonces, cuando estás hablando de manera masiva, en realidad estás hablando de 20 a 30 veces más pesado que el Sol. Y lo que sucede con estas estrellas es que queman o fusionan hidrógeno en elementos más pesados en sus núcleos. Y finalmente ese proceso se detiene, caen en sí mismos, forman un agujero negro, y es ese proceso el que crea una explosión de rayos gamma.
Fraser: Eso suena muy similar al proceso de una explosión de supernova. Entonces, ¿cuál es la diferencia?
Dr. Levan: Bueno, de hecho, muchas explosiones de rayos gamma son explosiones de supernova. Entonces son solo un subconjunto de supernova. Las supernovas ocurren cuando las estrellas más masivas que 8 veces la masa del Sol se quedan sin combustible nuclear y colapsan, pero la mayoría de las veces forman una estrella de neutrones en lugar de un agujero negro. Ahora, una estrella de neutrones es un objeto un poco menos extremo, pero sigue siendo muy extremo. Y así, es más o menos la masa del Sol, pero se derrumbó en una región de solo 10 millas de ancho. Pero lo que sucede allí es que realmente obtienes mucha menos energía. Y así, cuando tienes estas estrellas muy masivas que se convierten en explosiones de rayos gamma, la energía de estos rayos gamma se lanza en un chorro. Entonces, es como una manguera apuntada directamente hacia ti, y básicamente sale de los polos de la estrella en cada extremo. Ilumina el cielo como una fuente muy brillante. Pero solo ilumina quizás un pequeño porcentaje del cielo. Y ahí es donde se emiten los rayos gamma, y eso es lo que hace que estalle un rayo gamma. Y solo unos pocos tipos de supernovas son los que crean los agujeros negros y las condiciones necesarias para crear un chorro son los que crean la explosión de rayos gamma. Y luego las explosiones de rayos gamma son mucho más brillantes que las supernovas normales que vemos.
Fraser: Y estar cerca de estos es un lugar bastante peligroso para estar. ¿Qué tan arriesgado es y qué tan lejos está la esfera de la destrucción?
Dr. Levan: La gente habla de supernovas y habla de explosiones de rayos gamma como peligrosas para la Tierra. Para una supernova, realmente tiene que estar muy cerca; tiene que estar dentro de unos 10 parsecs de nosotros (o 30 años luz). Realmente no hay muchas estrellas en eso. Ahora, con estallidos de rayos gamma es mucho más luminoso que podría estar a 30 o 40,000 años luz de distancia de nosotros. Entonces eso está a mitad de camino a través de la galaxia. Si uno se disparara en el centro de la galaxia y golpeara la Tierra, eso sería algo increíblemente peligroso para nosotros. Porque lo que sucedería es que la radiación de alta energía que nos golpearía ionizaría la alta atmósfera y crearía muchos óxidos de nitrógeno nuevos y bastante desagradables que crearían lluvia ácida. Destruiría la capa de ozono y, al mismo tiempo, bañaría el lado de la Tierra que la enfrenta con una dosis increíblemente alta de radiación ultravioleta.
Fraser: Si uno de estos se dispara en tu galaxia, eso es un gran revés para la vida. No puedo imaginar mucho que pueda soportar eso, aparte de la vida microbiana subterránea.
Dr. Levan: Sí, absolutamente, realmente lo hace. El impacto para nosotros es que tendría la situación bastante paradójica de que los óxidos de nitrógeno que se crearon en la atmósfera en realidad podrían bloquear la luz óptica, por lo que tendría un enfriamiento global. Tendrías problemas con la fotosíntesis de las plantas y cosas así. Pero al mismo tiempo, debido a que se destruye la capa de ozono, tendría un alto flujo de luz ultravioleta que realmente sería perjudicial para cualquier vida que lo encontrara. Y entonces afectaría drásticamente el proceso de evolución. Es muy poco probable que podamos evolucionar lo suficiente como para sobrevivir.
Fraser: ¿Los científicos piensan que es responsable de algunos eventos de extinción en el pasado?
Dr. Levan: Ha habido mucha discusión sobre esto. Obviamente, la extinción más comentada es la de los dinosaurios y mucha gente ahora cree que probablemente fue un asteroide golpeado desde fuera de la Tierra o algo así. Ciertamente hubo un evento de extinción hace unos 400 millones de años del que la gente ha hablado tal vez debido a una explosión de rayos gamma. Obviamente, es muy incierto cuando miras hacia atrás y estás tratando de mirar a través del registro fósil, pero ciertamente se ha hablado de las explosiones de rayos gamma debido al hecho de que son menos comunes que las supernovas, pueden afectarte en un momento tan grande Volumen de la Tierra que la gente ha hablado de extinciones pasadas debido a explosiones de rayos gamma.
Fraser: Bien, ahora me han prometido buenas noticias. Lo pondré sobre mi.
Dr. Levan: Lo que hemos hecho es estudiar muchas de estas explosiones, unas 40 de ellas. Ahora estas son explosiones de rayos gamma que puedes relajar, están tan lejos que son realmente difíciles de ver incluso con los telescopios más grandes del mundo. Pero lo que podemos estudiar de ellos es el tipo de galaxia en la que ocurren. Y así, la Vía Láctea, que es nuestra galaxia, se llama una gran espiral de diseño. Es una gran galaxia muy grande, muy masiva. Ahora, cuando observas los tipos de galaxias en las que tienden a ocurrir, descubres que siempre están en estas galaxias pequeñas, desordenadas e irregulares que tienen una masa muy baja, que son muy diferentes a la Vía Láctea. Y la razón de esto es que la Vía Láctea tiene mucho de lo que llamamos metales. Ahora, cuando los astrónomos hablan de metales, en realidad no queremos decir cosas como el aluminio o el hierro, o cosas así. Realmente queremos decir algo más pesado que el hidrógeno o el helio. Y así, para tener vida, debes tener carbono y oxígeno y cosas como esas que son muy raras en las pequeñas galaxias que tienen estallidos de rayos gamma. Entonces, lo que te das cuenta cuando lo miras es que las pequeñas galaxias son vitales para crear explosiones de rayos gamma porque básicamente lo que necesitas son estrellas muy masivas que forman agujeros negros, y es mucho más fácil hacerlo en estas pequeñas galaxias que tienen muy pocas rieles. Y lo que eso significa esencialmente es que, aunque hemos tenido eso en el pasado, los estallidos de rayos gamma simplemente no ocurren en galaxias como la nuestra.
Fraser: Sé que algunas investigaciones recientes nos muestran algunas regiones de formación estelar en galaxias satélite cercanas a la Vía Láctea que están formando estrellas que son 50-80 veces la masa del Sol, así que esos son buenos candidatos o hay algo sobre el elementos más pesados?
Dr. Levan: Sí, entonces hay algo muy específico sobre los elementos más pesados. Cuando tienes elementos más pesados en una estrella, en realidad afecta la evolución de la estrella de manera muy fundamental. Y entonces, lo que sucede es que estos elementos pesados tienen lo que llamamos vientos estelares; vientos estelares bastante fuertes. Y lo que esto significa es que eliminan todo el material que está fuera de ellos. Entonces, aunque comienzan sus vidas como estrellas muy masivas, cuando terminan su vida, en realidad han perdido gran parte de esa masa que ya no son lo suficientemente grandes como para formar agujeros negros. Y así, en realidad forman estas estrellas de neutrones como supernovas normales. Así que hay muy pocas dudas de que estas estrellas masivas que ves y las regiones masivas de formación de estrellas que ves van a formar supernovas, porque están mucho más lejos, no son una amenaza para nosotros. Y debido a sus vientos estelares, perderán tanta masa que no podrán hacer agujeros negros y no podrán hacer estallidos de rayos gamma.
Fraser: Dado que todas las explosiones de rayos gamma se han visto en todo el Universo, es casi como una función de la edad: cuando miras más lejos, estás mirando hacia atrás en el tiempo. Solíamos tener estallidos de rayos gamma, pero ya no ocurren.
Dr. Levan: Sí, mucho. Obviamente, a medida que las estrellas evolucionan, haces tu primera generación de estrellas. Todos los metales, todos los átomos que ves a tu alrededor, en tu cuerpo, en el edificio, y todo eso, están hechos de explosiones de supernovas en el pasado. Enriquecen todo a su alrededor, y luego hay otra generación de estrellas que están hechas de eso, y así sucesivamente. Entonces, cuando miras hacia atrás en el Universo, había menos de estos metales alrededor, y menos de estos elementos pesados, por lo que el Universo temprano es un lugar mucho más prometedor para buscar explosiones de rayos gamma que el Universo como lo vemos ahora. donde solo se producen explosiones de rayos gamma en pequeñas galaxias donde no ha habido tanta formación de estrellas durante el tiempo que ha habido en la Vía Láctea.
