W. Steffen (IA-UNAM & Cosmovisión)

La astronomía en rayos gamma estudia los objetos más energéticos del Universo y, desde sus comienzos hace apenas medio siglo, ha lidiado con un problema grave, que consiste en determinar de forma precisa y fidedigna la región de donde procede la radiación que llega a los detectores de rayos gamma, lo que permite a su vez averiguar el mecanismo a través del que se produce. Ahora, un grupo internacional liderado por astrónomos del Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA-CSIC) ha localizado, por primera vez sin la aplicación de modelos y con un grado de confianza superior al 99,7%, la región de la que surgió un destello en rayos gamma en el blázar AO 0235+164 y que permite conocer cómo se produjo.

Cuando se habla de blázares, el adjetivo “extremo” es inevitable. Los blázares combinan los rasgos esenciales de la familia de objetos a la que pertenecen (los núcleos de galaxias activas, AGN ), es decir, la presencia de un agujero negro supermasivo de hasta miles de millones de masas solares rodeado de un disco de gas, con la presencia de jets relativistas, o chorros de partículas perpendiculares al disco que viajan a velocidades cercanas a la de la luz y que desde nuestra posición vemos casi de frente, por lo que su intensidad puede multiplicarse entre centenares y miles de veces.

“Este trabajo es, en cierto sentido, rompedor porque estaba ampliamente aceptado que los rayos gamma se producen en una región del jet muy cercana al agujero negro, a menos de tres años luz, y hemos hallado que en este caso el destello se produjo decenas veces más lejos. Además lo localizamos en los chorros relativistas, lo que implica la revisión de los modelos de emisión de altas energías en este tipo de objeto”, destaca Iván Agudo, investigador del Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA-CSIC) que encabeza el estudio. “Además, hemos obtenido los resultados exclusivamente mediante el análisis de datos y sin modelos, lo que aporta robustez a las conclusiones”.

Cronología del destello

Este trabajo ha empleado un método que combina datos en casi todas las longitudes de onda disponibles con instrumentos astronómicos y que permite establecer una cronología del evento, que comienza con un aumento de la emisión en radio y microondas de AO 0235+164 que fue detectada con el VLBA (Very Large Baseline Array). Este instrumento, que aporta una resolución inigualable, muestra cómo, junto al núcleo de emisión del chorro, surge una segunda región de emisión, que los astrónomos atribuyen a la inyección repentina de material en el chorro. El aumento en la emisión en radio viene acompañado de estallidos a lo largo de todo el espectro electromagnético, desde ondas milimétricas hasta rayos gamma pasando por el óptico.

El grupo investigador debía comprobar que estos destellos, que aparentemente guardaban relación estaban, en efecto, interconectados. Y lo confirmaron con un grado de confianza superior al 99,7%. A partir de ahí ataron cabos: los datos del VLBA situaban el pico de emisión en radio en una región a unos cuarenta años luz del agujero negro, de modo que buscaron un mecanismo que pudiera producir el destello en rayos gamma en las proximidades.

Ese mecanismo maneja la existencia de dos “piezas”, una estática (el chorro) y otra en movimiento (correspondiente a la nueva inyección de material), y de una región del chorro que, debido a la interacción con el medio circundante, reconfina el material del chorro, acelera las partículas y produce un aumento de la energía emitida. Cuando la nueva componente atraviesa esa región (denominada onda de recolimación), comienzan a producirse los destellos observados.

El origen de los rayos gamma

En particular, el destello de rayos gamma se produce por la interacción entre los fotones en óptico y los electrones del chorro a través del efecto Compton inverso: un fotón colisiona con un electrón y del choque resultan un electrón con menos energía de la inicial y un fotón más energético (rayo gamma). “Existen varias regiones en el núcleo activo de una galaxia donde tenemos fotones en óptico que podrían desencadenar este efecto, pero el tipo de correlación entre las curvas de luz del destello en el óptico y del destello en rayos gamma indica sin lugar a dudas que el origen de los rayos gamma se localiza en el propio chorro” concluye Iván Agudo (IAA-CSIC).  “Así que hemos sido capaces de determinar no solo la localización del destello en rayos gamma, sino también el mecanismo que lo desencadena”.

Los resultados de este trabajo de investigación se publican en The Astrophysical Journal Letters como el artículo de autoría de I. Agudo et al., bajo el título ON THE LOCATION OF THE ? -RAY OUTBURST EMISSION IN THE BL LACERTAE OBJECT AO 0235+164 THROUGH OBSERVATIONS ACROSS THE ELECTROMAGNETIC SPECTRUM.

Más información en:

http://www.iaa.es/prensa/anatom%C3%ADa-de-precisi%C3%B3n-de-un-agujero-negro-supermasivo-localizada-la-regi%C3%B3n-donde-se-producen

NASA/ CXC/ M Weiss

Una explosión cósmica de rayos gamma que golpee a la Tierra podría ser perjudicial para el plancton del océano a profundidades de hasta 75 metros, según un equipo de investigadores cubanos. Estos organismos representan hasta el 40% de la fotosíntesis de los océanos, por lo que tal acontecimiento podría tener un grave impacto sobre los niveles de dióxido de carbono de la Tierra.

Los estallidos de rayos gamma (GRBs) son los eventos electromagnéticos más luminosos conocidos que se producen en el Universo, liberando hasta 10^44 J de energía de rayos gamma en un haz estrecho en varios segundos. Los hay de dos tipos, largos y cortos, siendo los primeros los más comunes y se cree que son causados por el colapso del núcleo de una supernova. Hasta la fecha, los GRBs observados lo han sido en galaxias distantes y no en nuestra propia Vía Láctea. Sin embargo, algunos investigadores creen que un GRB fue el responsable de la extinción masiva del Ordovícico, hace aproximadamente 450 millones de años.

Con esto en mente, un equipo de biólogos y físicos de la Universidad Central de Las Villas, en Santa Clara, Cuba, ha modelado lo que podría suceder si un GRB cercano – unos 6000 años luz de distancia – impactase la Tierra hoy. “Nuestro deseo era vincular la astrofísica con la ciencias ambientales, lo que es un área inexplorada. Queríamos saber cómo podrían afectar las explosiones estelares, a la evolución de la vida en la Tierra”, dijo el físico Rolando Cárdenas.

Electrones destripadores

El peligro para la vida del plancton en los océanos no serían los propios rayos gamma sino los destellos de radiación ultravioleta (UV) causada por la interacción de los rayos gamma con la atmósfera. La llegada inicial de rayos gamma de la GRB puede extraer electrones de las moléculas de gas. Estos electrones entonces pueden excitar otras moléculas y crear una emisión de energía UV. Según Cárdenas, entre el 1 y el 10% de la energía de rayos gamma incidente llega al suelo en forma de luz ultravioleta y tiene el potencial de dañar el plancton. El resto viene en forma de luz visible o infrarroja, que es menos peligrosa para la vida.

Con el fin de modelar el efecto de esta radiación UV, el equipo examinó el albedo típico de los océanos de la Tierra con el fin de calcular el espectro de UV a diferentes profundidades. También tuvo en cuenta la calidad óptica del agua porque no todos los océanos tienen la misma claridad. Combinando éstos con algunos otros factores se encontraron con que un rayo UV puede penetrar hasta 75 m en el agua clara, dañando una enzima crucial necesaria para la fotosíntesis y provocando, además,  que el plancton dedique la energía de la fotosíntesis a la reparación del ADN dañado.

Esta supresión de la capacidad de fotosíntesis del plancton podría tener un efecto profundo en el clima de la Tierra. El dióxido de carbono se consume en gran cantidad por parte de una sola especie del plancton oceánico: Prochlorococcus marinus, que representa el 20% de toda la  fotosíntesis de la biosfera. El plancton es también el primer eslabón de muchas cadenas alimentarias  oceánicas y su desaparición a manos de una GRB afectaría a toda la cadena alimentaria.

Eventos raros en las galaxias ricas en metales

Sin embargo, los GRBs son raros en las galaxias como la Vía Láctea. “La explicación más  probable es que la Vía Láctea es más rica en  metales – con muchos elementos más pesados que el helio – y las GRBs se producen menos en ambientes ricos en metales”, explica Andrew Levan, investigador de GRBs en la Universidad de Warwick, Reino Unido. A pesar de esta rareza, el impacto de un GRB en la Tierra no es una exageración. “Es probable que suceda alrededor de un GRB  cada 10 millones de años, más o menos, en nuestra galaxia. Para afectar a la Tierra tendría que estar alineado con nosotros y no demasiado lejos. Sin embargo, es posible que a lo largo de sus más de 4500 millones de años de historia, la Tierra podría haber sido afectada por un GRB “, añadió Levan.

Los resultados han sido aceptados para publicación en Astrophysics and Space Science.

Más información en:
http://physicsworld.com/

NASA/ Swift/ Stefan Immler

El resplandor de una de las explosiónes de rayos X más brillante ya detectada proveniente de más allá de la vecindad de nuestra galaxia, la Vía Láctea, cegó temporalmente el ojo de rayos X del observatorio espacial Swift, de la NASA, a principios de este verano boreal, según informan ahora los astrónomos. Los rayos X viajaron por el espacio durante cinco mil millones de años, antes de alcanzar y encandilar al telescopio de rayos X de Swift, el 21 de junio. La explosión de deslumbrante brillo provenía de un estallido de rayos gamma, una erupción violenta de la energía de la explosión de una estrella masiva transformándose en un nuevo agujero negro.

“Este estallido de rayos gamma es, por mucho, la fuente de luz más brillante que se haya visto en longitudes de onda de rayos X, a distancias cosmológicas”, dijo David Burrows, científico principal y profesor de astronomía y astrofísica en la Universidad Estatal de Pensilvania y científico principal del telescopio de rayos X de Swift (XRT).

Aunque el satélite Swift fue diseñado específicamente para estudiar las explosiones de rayos gamma, el instrumento no fue diseñado para manejar una explosión de rayos X tan brillante. “La intensidad de estos rayos X fue inesperada y sin precedentes”, dijo Neil Gehrels, investigador principal de Swift en el Centro de Vuelos Espaciales Goddard, de la NASA. Dijo que el estallido, denominado GRB 100621A, es la fuente más brillante de rayos X que Swift haya detectado desde que el observatorio comenzó la observación de rayos X, a principios de 2005. “Justo cuando estábamos empezando a pensar que habíamos visto todo lo que las explosiones de rayos gamma podrían lanzar contra nosotros, esta explosión llegó a desafiar nuestras suposiciones acerca de cuán poderosas sus emisiones de rayos X pueden ser”, dijo Gehrels.

“La explosión fue tan brillante cuando surgió que cerró nuestro software de análisis de datos,” dijo Phil Evans, asistente de investigación postdoctoral en la Universidad de Leicester, en el Reino Unido, quien escribió parte del software de análisis de rayos X de Swift. “Eran tantos fotones por segundo bombardeando el detector que no podía contarlos con la suficiente rapidez. Era como tratar de utilizar un medidor de lluvia y un cubo para medir el caudal de un tsunami”.

El software pronto reanudó la captura de la evolución de la explosión en el tiempo, y Evans recuperó los datos que Swift había detectado durante la breve parada del software. Entonces, los científicos fueron capaces de medir la explosión de brillo de rayos X en 143.000 fotones de rayos X por segundo durante su fugaz periodo de mayor brillo, que es más de 140 veces más brillante que la más brillante fuente continua de rayos X en el cielo – una estrella de neutrones que está más de 500.000 veces más cerca de la Tierra que el estallido de rayos gamma, y que envía una corriente de “apenas” 10.000 fotones por segundo hacia los telescopios de Swift.

Los estallidos de rayos gamma generalmente comienzan con un brillante destello de rayos gamma de alta energía y rayos X, y luego se desvanecen como una figura de fuegos artificiales, a veces dejando atrás un resplandor desapareciendo en longitudes de onda inferiores (menos energéticas), incluyendo ópticas y ultravioleta. Sorprendentemente, aunque la energía de esta explosión fue la más brillante de la historia en los rayos X, no era más que lo habitual en longitudes de onda óptica y ultravioleta.

Los científicos de Swift fueron capaces de estimar el brillo general de GRB 100621A tomando muestras de los fotones a cierta distancia de su centro sobreexpuesto – una técnica de corrección estándar. Los científicos que estudian el Sol utilizan un enfoque similar para observar la corona solar al bloquear su centro muy brillante. “Con esta explosión, tuvimos que muestrear los fotones dos veces más lejos del centro, que lo que lo hemos tenido que hacer antes”, dijo Burrows. “El factor dee corrección para los rayos X de GRB 100621A fue 168 veces mayor que para un estallido de rayos gamma típico y 5 veces más grande que para el más brillante estallido que antes se había visto. Nunca pensamos que veríamos algo tan brillante”.

El análisis automatizado de los datos del XRT de Swift se realiza en la Universidad de Leicester, en el Reino Unido, que estudia los rayos X del espacio exterior desde hace medio siglo. Evans fue el primero en ver los datos procesados del inicio de la explosión. “Cuando vi por primera vez los datos de esta extraña explosión, supe que había descubierto algo extraordinario”, dijo. “Fue una sensación indescriptible cuando me di cuenta en ese momento, que yo era la única persona en todo el Universo que sabía que este acontecimiento extraordinario había ocurrido. Ahora, después de nuestro análisis de los datos, sabemos que esta explosión es una para los libros de récords .”

Otros miembros del equipo de investigación son Tilan Ukwatta, del GSFC y Valerio D’Elia y Giulia Stratta, del Centro de Datos Científicos ASI , de Italia.

Más información en:

http://www.science.psu.edu/

Bill Saxton, NRAO/AUI/NSF

Por primera vez, los astrónomos han encontrado una explosión de supernova con propiedades similares a una explosión de rayos gamma (GRB), pero sin rastros de rayos gamma. El descubrimiento, usando el conjunto de radiotelescopios VLA (Very Large Array) de la Fundación Nacional de Ciencias, promete, según los astrónomos, mostrar el camino hacia la localización de muchos más ejemplos de estas misteriosas explosiones.

“Pensamos que las observaciones de radio serán pronto una herramienta más poderosa para encontrar esta clase de supernovas en el Universo cercano que los satélites de rayos gamma”, dijo Alicia Soderberg, del Centro de Astrofísica Harvard-Smithsoniano (CfA).

La señal reveladora apareció cuando observaciones de radio mostraron material expelido de una explosión de supernova, apodada SN2009bb, a velocidades próximas a la de la luz. Esto caracterizó a la supernova, vista por primera vez en marzo último, como del tipo de las que se piensa que producen una clase de GRB.

“Es notable que una radiación de muy baja energía, ondas de radio, pueda señalar un evento de muy alta energía”, dijo Roger Chevalier, de la Universidad de Virginia.

Cuando las reacciones de fusión nuclear en los núcleos de las estrellas muy masivas no pueden proveer más la energía necesaria para sostener el núcleo para resistir el peso del resto de la estrella, el núcleo colapsa catastróficamente en una estrella de neutrones superdensa o en un agujero negro. El resto del material de la estrella es expelido al espacio en una explosión de supernova. Durante la década pasada o más, los astrónomos han identificado un tipo particular de tal “supernova de núcleo colapsado” como la causa de una clase de GRB.

No todas las supernovas de este tipo, no obstante, producen GRBs. “Sólo una de cada cien hace esto”, según Soderberg.

En el tipo más común de tales supernovas, la explosión expele el material de la estrella hacia el exterior con un patrón aproximadamente esférico a una velocidad que, aunque rápida, es de sólo un 3% de la velocidad de la luz. En la supernova que produce GRBs, algo del material eyectado, pero no todo, es acelerado a cerca de la velocidad de la luz.

Las velocidades superrápidas en estas raras explosiones, dicen los astrónomos, son causadas por un “motor” en el centro de la explosión de supernova que parece una versión a escala de un cuasar. El material cayendo hacia el centro produce un remolino que circunda a la estrella de neutrones o al agujero negro. Este disco de acreción produce jets de material impulsados a tremendas velocidades desde los polos del disco.

“Ésta es la única manera en que sabemos que una explosión de supernova podría acelerar material a tales velocidades”, dijo Soderberg.

Hasta ahora, ninguna supernova “impulsada a motor” se ha encontrado de otra manera que no sea detectando sus emisiones en rayos gamma.

“Descubrir tal supernova a través de observaciones de sus emisiones en radio, antes que a través de rayos gamma, es un progreso. Con las nuevas capacidades del VLA Extendido, creemos que, en el futuro, encontraremos más a través de observaciones de radio que con satélites de rayos gamma”, dijo Soderberg.

¿Por qué no se vieron rayos gamma provenientes de esta explosión? “Sabemos que la emisión en rayos gamma está focalizada en tales explosiones, y ésta puede haber sido apuntada lejos de la Tierra y, así, no ser vista”, dijo Soderberg. En ese caso, encontrar tales explosiones a través de observaciones de radio permitirá a los científicos poder descubrir un porcentaje mayor de ellas, en el futuro.

“Otra posibilidad”, agrega Soderberg, “es que los rayos gamma fueron ‘alisados’ mientras trataban de escapar de la estrella. Ésta tal vez es la posibilidad que más entusiasma  ya que implica que podemos encontrar e identificar supernovas impulsadas a motor que carecen de rayos gamma detectables y así no son vistas por los satélites de rayos gamma”.

Una cuestión importante  que los científicos esperan responder es justamente qué causa la diferencia entre una supernova de núcleo colapsado “ordinaria” y la ”impulsada a motor”. “Debe haber alguna rara propiedad física que separa a las estrellas que producen explosiones “impulsadas a motor” de sus primas más normales”, dijo Soderberg. “Nos gustaría encontrar cuál es esta propiedad”.

Una idea popular es que tales estrellas tienen una concentración inusualmente baja de elementos más pesados que el hidrógeno. No obstante, Soderberg apunta, ése no parece ser el caso para esta supernova.

Soderberg y Chevalier trabajaron con Alak Ray y Sayan Chakrabarti, del Instituto Tata de Investigación Fundamental, de la India; Poonam Chandra del Colegio Real Militar, de Canadá; y un extenso grupo de colaboradores del CfA. Los científicos reportaron sus hallazgos en la edición del 28 de enero de 2010 de la revista Nature.

Más información en:

http://www.nrao.edu/

LT Group

Una cámara especializada en un telescopio operado por el Reino Unido, astrónomos de Liverpool han realizado las primeras mediciones de campos magnéticos en el brillo remanente de una erupción de rayos gamma, GRB. El resultado se informa en el número del 10 de diciembre de 2009 de la revista Nature, por el equipo de astrónomos de la Universidad John Moores de Liverpool (LJMU) que construyeron y operan el telescopio y esta cámara científica, única en su clase, llamada RINGO.

La GRB ocurrió el 2 de enero de 2009. El satélite Swift, de la NASA, observó su posición e inmediatamente notificó a los telescopios de todo el mundo vía Internet. Cuando recibió el disparo por parte de Swift, el telescopio robótico Liverpool en la isla de La Palma, en las Islas Canarias automáticamente apuntó para observar la erupción. Su cámara especial emplea un disco rotatorio de Polaroid — similar al material utilizado en los anteojos de Sol.

“Observando cómo el brillo de la GRB variaba a medida que el Polaroid giraba, pudimos medir el campo magnético de la erupción”, explicó Steele, Director del telescopio Liverpool.

“Este importante resultado nos da nuevo conocimiento sobre la física de estos notables objetos y es un testimonio de la estrecha colaboración entre observadores, teóricos y tecnólogos en los equipos de Liverpool y de Swift de la NASA”, agregó Carole Mundell, líder del equipo de la LMJU. “Es increíble pensar que el descubrimiento de la GRB y nuestro proceso de medición – desde la primera detección y notificación por parte del satélite Swift de la NASA hasta las medidas de polarización usando RINGO en el telescopio Liverpool – tuvo lugar en forma completamente automática en menos de tres minutos y ¡sin intervención humana!”

“Este sensacional avance observacional nos brina la primera medida del campo magnético de un brillo remanente de una GRB”, dijo el líder científico de Swift, Neil Gehrels, del Centro de Vuelos Espaciales Goddard, de la NASA, en Greenbelt, Maryland.

Las GRB se forman cuando colapsa el núcleo de una estrella masiva o cuando se fusionan dos estrellas de neutrones. Las explosiones resultantes son los eventos más brillantes del Universo y superan en brillo a galaxias completas que contienen centenares de miles de millones de estrellas. El satélite Swift, de la NASA, ve alrededor de 100 de estos eventos por año, disparando el seguimiento con base en la superficie terrestre por parte de observatorios en todo el mundo.

La polarización es una de las propiedades menos observadas en la astronomía. Este hallazgo abre las puertas a la comprensión del rol de los campos magnéticos en unos de los eventos más poderosos del Universo.

“Estas muy interesantes observaciones abren la posibilidad que las GRB no son bolas de fuego como se presuponía usualmente sino que están alimentadas y colimadas por un campo electromagnético organizado”, dijo Roger Blandford, Director del Instituto Kavli de Astrofísica de Partículas y Cosmología, en la Universidad Stanford, en California, comentando la importancia de los resultados. “Será muy interesante ver si hay similitudes en las observaciones de otras clases de eyecciones cósmicas”.

Más información en:

http://www.nasa.gov/

A. J. Levan

A 13 mil millones de años luz de distancia, GRB 090423, establece un nuevo record para la mayor distancia conocida de un objeto en el Universo. El objeto más distante ya descubierto está descrito en la edición de esta semana de la revista científica Science.

Dos equipos internacionales de astrónomos reportan sus observaciones de una explosión de rayos gamma desde una estrella que murió cuando el Universo tenía 640 millones, o menos del 5% de su edad actual.

Apodado GRB 090423, el rompe records es un ejemplo de las más brillantes y violentas explosiones conocidas. Se piensa que la explosión acompaña la catastrófica muerte de una estrella muy masiva en el final de su vida, y es provocada por el centro de una estrella colapsando hasta formar un agujero negro.

“Esta observación nos permite comenzar a explorar el último espacio en blanco sobre nuestro mapa del Universo”, dijo el profesor Nial Tanvir de la Universidad de Leicester, quien lideró uno de los equipos.

Aunque la explosión de rayos gamma en sí ocurrió cerca de 630 millones luego del Big Bang, está tan lejos (cerca de 13.100 millones de años luz) que la luz de la explosión arribó a la Tierra recién en abril de este año. “Es tremendamente excitante estar mirando hacia atrás en el tiempo hasta una era en que las primeras estrellas se estaban encendiendo”, comentó el Dr. Andrew Levan de la Universidad de Warwick, también integrante del equipo.

Mucha de la luz era en la forma de radiación de rayos gamma de muy alta energía, la cual fue detectada por el satélite de la NASA, llamado Swift. Siguiendo los avisos automáticos de Swift, varios de los más grandes telescopios del mundo giraron hacia la región del cielo en los minutos y horas siguientes y localizaron el débil y desvaneciente resplandor de la GRB.  Análisis detallados revelaron que el resplandor fue visto sólo en luz infrarroja y no en la óptica normal. Éste fue el indicio que la explosión vino de una distancia muy grande.

Más allá de haber roto el record, la edad del objeto recientemente descubierto abre una ventana dentro de la era cosmológica que no ha sido previamente accesible a la observación. Se piensa que la “Edad Oscura” cósmica finalizó alrededor de 800 a 900 millones de años luego del Big Bang, cuando la luz de las estrellas y galaxias re-ionizaron el anteriormente neutro gas que impregnaba el Universo. A medida que se detectan más explosiones de rayos gamma en los tiempos tempranos, se hace posible trazar el progreso de esta re-ionización que condujo al medio intergaláctico que vemos ahora.

Las erupciones de rayos gamma son las explosiones más luminosas del Universo. Muchas ocurren cuando estrellas masivas agotan su combustible nuclear. A medida que los núcleos colapsan en un agujero negro o estrella de neutrones, chorros de gas -generados por procesos no completamente entendidos aún – atraviesan la estrella y explotan en el espacio. Allí, ellos encienden el gas previamente desprendido de la estrella y lo calientan, lo cual genera resplandores de corta vida en otras longitudes de onda.

El anterior poseedor del récord era una explosión con un corrimiento al rojo de 6.7, la cual se sitúa a 180 millones de años luz más cerca que GRB 090423.

Más información en:

http://www2.le.ac.uk/ebulletin/news/press-releases/2000-2009/2009/10/nparticle.2009-10-29.6077409360

NASA/DOE/Fermi LAT Collaboration

Una explosión de rayos gamma detectada por el observatorio espacial Fermi, de la NASA, ha permitido a los científicos establecer el límite superior en la escala que mide el grado en que los efectos de la gravedad cuántica alteran la velocidad de la luz, según recoge un estudio publicado en la revista científica Nature. En la investigación ha participado el Institut d’Estudis Espacials de Catalunya (IEEC-CSIC).

El observatorio espacial Fermi (de la NASA y otras agencias) ha detectado una explosión de rayos gamma “muy corta y muy luminosa”, denominada GRB 090510, según confirma a SINC Diego Fernando Torres, del IEEC-CSIC y uno de los cerca de 200 investigadores que han participado en el estudio que esta semana publica Nature.

“El análisis de esta explosión ha permitido detectar un fotón de muy alta energía a menos de un segundo del inicio de la detección a menores energías”, explica Torres. Fermi posee dos telescopios, uno de rayos X de bajas energías (el GBM, que observa a energías de 8-40 keV) y otro de rayos gamma de altas energías (Large Area Telescope, que observa a energías mayores a 100 MeV).

“La detección efectuada permite poner cotas a la posible dispersión de la velocidad de la luz (como predicen las teorías de gravedad cuántica, sobre todo cuando la energía del fotón es muy alta), que es además una forma de violación de la ‘invarianza de Lorentz’ sobre la que está sustentada la física relativista actual”, explica Torres.

Uno de los principios básicos de la teoría de la relatividad especial de Einstein es la idea de que cualquier observador mide exactamente la misma velocidad de la luz en el vacío, independientemente de la energía de los fotones; es decir, que la velocidad de la luz no varía con la energía. Esta hipótesis es la que se conoce como “invariancia de Lorentz”, y hasta ahora se pensaba que esta propuesta se desmoronaría en escalas en las que los efectos de la gravedad cuántica pudieran entrar en juego (escala de Planck).

La posible variación de la velocidad fotónica debido a la energía constituye un experimento clave de la violación de la invariancia de Lorentz. Mediante la observación de los picos en las curvas de luz de la explosión de rayo gamma se puede apreciar incluso una variación mínima de la velocidad fotónica cuando se acumula en el retardo cosmológico de la luz.

El equipo no encontró ninguna prueba de la violación de la invariancia de Lorentz en sus observaciones. Establecen este límite en la longitud de Planck dividida entre 1,2; por encima del cual la gravedad cuántica no puede tener un efecto lineal sobre la velocidad de la luz.

Torres, también profesor de investigación de ICREA, concluye que el límite impuesto sobre la posible violación de la invarianza de Lorentz “es el más estricto que se conoce, y hace que la validez de al menos algunas de las teorías que promueven una dispersión lineal sea altamente improbable”.

Más información en:

http://www.plataformasinc.es/

U. Leeds

Agujeros negros están invadiendo estrellas, proveyendo una explicación radical a los destellos brillantes en el Universo que son uno de los mayores misterios para la Astronomía de hoy.

Los destellos, conocidos como erupciones de rayos gamma, son haces de radiación de alta energía – similar a la radiación emitida por las explosiones de las armas nucleares – producidos por eyecciones de plasma por parte de estrellas masivas moribundas.

El modelo ortodoxo para este motor jet cósmico involucra plasma calentado por neutrinos en un disco de materia que se forma alrededor del agujero negro, el cual se crea cuando una estrella colapsa.

Pero matemáticos de la Universidad de Leeds, en Inglaterra, propusieron una explicación diferente: los jets vienen directamente de los agujeros negros, los cuales pueden sumergirse en estrellas cercanas y devorarlas.

Su teoría esta basada en observaciones recientes del satélite Swift que indican que el motor jet central opera durante 10000 segundos – mucho más de lo que puede explicar el modelo de neutrinos. Los matemáticos creen que esto es evidencia de un origen electromagnético de las eyecciones, por ejemplo, que los jets vienen directamente de un agujero negro en rotación y es la agitación magnética causada por la rotación la que enfoca y acelera los jets.

Para que este mecanismo opere la estrella que colapsa tiene que girar extremadamente rápido. Esto incrementa la duración del colapso de la estrella porque la intensa fuerza centrífuga se opone a la gravedad.

Un modo particularmente peculiar de crear las condiciones correctas involucra no una estrella colapsando sino una estrella invadida por su agujero negro compañero, en un sistema binario. El agujero negro actúa como parásito, sumergiéndose en la estrella normal, haciéndola rotar con fuerzas gravitacionales en su camino al centro de la estrella y, finalmente, comiéndosela desde el interior.

“El modelo de neutrinos no puede explicar erupciones de rayos gamma muy prolongadas ni las observaciones del Swift, debido a que el ritmo con el cual el agujero negro traga a la estrella rápidamente se vuelve más lento, lo que hace ineficiente al mecanismo de neutrinos; pero sí puede el mecanismo magnético”, dice el Profesor Komissarov de la Escuela de Matemática de la Universidad de Leeds.

“Nuestro conocimiento de la cantidad de materia que se deposita alrededor del agujero negro y de la velocidad de rotación de la estrella nos permite calcular cuán largos serán estos largos destellos y el resultado se correlaciona muy bien con las observaciones de los satélites”, agregó.

La investigación se publica en el Monthly Notices de la Royal Astronomical Society y fue financiada por el Concejo de Ciencia y Tecnología del Reino Unido.

Más información en:

http://www.leeds.ac.uk/