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| Esta ilustración muestra una estrella en colapso que produce dos cortos chorros de rayos gamma. Justo antes de que una estrella masiva en colapso explote como supernova, solemos observar un estallido de rayos gamma (una breve explosión de radiación de rayos gamma) si los chorros apuntan hacia la Tierra. La mayoría de los estallidos de rayos gamma producidos por supernovas son "largos" (duran más de dos segundos), pero uno llamado GRB 200826 fue "corto" (duró sólo 0,6 segundos). Los astrónomos creen que ésta, y posiblemente otras explosiones cortas de rayos gamma producidas por supernovas, fueron cortas porque los chorros de rayos gamma no son lo suficientemente fuertes como para escapar completamente de la estrella. Esto produciría chorros más cortos tanto en longitud como en duración. Crédito: International Gemini Observatory/NOIRLab/NSF/AURA/J. da Silva, Procesamiento de imágenes: M. Zamani (NSF's NOIRLab) |
Los astrónomos descubren el estallido de rayos gamma más breve impulsado por una supernova
Los astrónomos han descubierto el estallido de rayos gamma (GRB) más breve de la historia causado por la implosión de una estrella masiva. Utilizando el observatorio internacional Gemini, un programa del NOIRLab de la NSF, los astrónomos identificaron la causa de esta ráfaga de rayos gamma de 0,6 segundos como una explosión de supernova en una galaxia lejana. Los GRBs causados por supernovas suelen durar más del doble, lo que sugiere que algunos GRBs cortos podrían ser en realidad impostores: GRBs producidos por supernovas disfrazadas.Los estallidos de rayos gamma (GRBs) se encuentran entre los eventos más brillantes y energéticos del Universo, pero los científicos todavía están averiguando qué es lo que causa estos eventos fugaces[1] Los astrónomos dividen los GRBs en dos grandes categorías en función de su duración. Los GRBs cortos nacen en menos de dos segundos y se cree que son causados por la fusión de estrellas binarias de neutrones[2] Los que duran más tiempo se clasifican como GRBs largos, y se han asociado con explosiones de supernovas causadas por la implosión de estrellas masivas[3] Sin embargo, el reciente descubrimiento del GRB más corto producido durante una supernova muestra que los GRBs no encajan perfectamente en las cajas que los astrónomos han creado para ellos.
"Este descubrimiento representa la emisión de rayos gamma más corta causada por una supernova durante el colapso de una estrella masiva", comentó Tomás Ahumada, quien dirigió esta investigación y es candidato a doctor en la Universidad de Maryland y astrónomo del Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA. "Duró sólo 0,6 segundos, y se sitúa en el límite entre una explosión de rayos gamma exitosa y una fallida".
El equipo cree que éste y algunos otros GRBs relacionados con supernovas aparecen de forma breve porque los chorros de rayos gamma que emergen de los polos de la estrella en colapso no son lo suficientemente fuertes como para escapar completamente de la estrella -casi sin producir un GRB- y que otras estrellas en colapso tienen chorros tan débiles que no producen GRBs en absoluto.
Este descubrimiento también podría ayudar a explicar un misterio astronómico. Los GRBs largos se asocian a un tipo específico de supernova (llamada Tipo Ic-BL). Sin embargo, los astrónomos observan muchas más supernovas de este tipo que GRBs largos. Este descubrimiento del GRB más corto asociado a una supernova sugiere que algunos de estos GRBs causados por supernovas se están haciendo pasar por GRBs cortos que se cree que son creados por fusiones de estrellas de neutrones, y por tanto no se están contabilizando como del tipo supernova.
"Nuestro descubrimiento sugiere que, dado que observamos muchas más supernovas de este tipo que estallidos de rayos gamma largos, la mayoría de las estrellas que colapsan no producen un chorro de GRB que atraviese la envoltura exterior de la estrella que colapsa", explicó Ahumada. "Creemos que este evento fue efectivamente un fizzle, uno que estuvo cerca de no ocurrir en absoluto".
El equipo pudo determinar que este GRB -identificado como GRB 200826A- se originó a partir de una explosión de supernova gracias a las capacidades de imagen del Espectrógrafo Multi-Objeto Gemini en Gemini North, en Hawai. Los investigadores utilizaron Gemini North para obtener imágenes de la galaxia anfitriona del GRB 28, 45 y 80 días después de que el GRB fuera detectado por primera vez el 26 de agosto de 2020 por una red de observatorios que incluía el telescopio espacial Fermi de rayos gamma de la NASA. Las observaciones de Gemini permitieron al equipo detectar el aumento revelador de energía que significa una supernova, a pesar de la ubicación de la explosión en una galaxia a 6.600 millones de años luz.
"Fue una tarea complicada, ya que tuvimos que separar la luz de una galaxia ya débil de la luz de una supernova", dijo Ahumada. "Gemini es el único telescopio terrestre que puede realizar observaciones de seguimiento como esta con un calendario lo suficientemente flexible como para permitirnos encajar nuestras observaciones".
Este resultado demuestra que clasificar los GRBs basándose únicamente en su duración puede no ser el mejor enfoque, y que se necesitan observaciones adicionales para determinar la causa de un GRB.
"Originalmente buscábamos estrellas de neutrones en fusión, que se cree que producen estallidos de rayos gamma de corta duración", añade Ahumada. "Sin embargo, una vez que descubrimos el GRB 200826A, nos dimos cuenta de que era más probable que este estallido fuera causado por la supernova de una estrella en colapso, ¡lo cual fue una sorpresa!".
"Los observatorios Gemini siguen arrojando nueva luz sobre la naturaleza de estas increíbles explosiones que se producen en el Universo lejano", dijo Martin Still, responsable del programa Gemini en la NSF. "La instrumentación dedicada que llegará para su uso durante la próxima década mantendrá el liderazgo de Gemini en el seguimiento de estos asombrosos eventos cósmicos".
Fuentes, créditos y referencias:
“Discovery and confirmation of the shortest gamma-ray burst from a
collapsar”, 26 July 2021, Nature Astronomy.
DOI: 10.1038/s41550-021-01428-7