Se han observado en sistemas celestes reactores de materia a velocidades rápidas, medias y lentas. Los reactores más rápidos se acercan bastante a la velocidad de la luz. Se desconoce el origen de los reactores y muchas de sus características. Los expertos se han enfrentado durante mucho tiempo a uno de los misterios: la aparente distribución bimodal de las velocidades de los reactores, con algunos extremadamente rápidos y otros extremadamente lentos y una brecha de velocidades en medio. Tras reexaminar los datos, los investigadores de la Universidad Bar-Ilan (BIU) de Ramat Gan creen haber encontrado la solución.
El estudio, titulado “A wind environment and Lorentz factors of tens explain gamma-ray bursts X-ray plateau”, acaba de publicarse en la revista Nature Communications y ha sido seleccionado por el editor de la revista como uno de los 50 artículos más significativos aparecidos recientemente.
Por definición, el estudio de la astrofísica es fundamental. Si los investigadores están en lo cierto, los hallazgos tienen amplias repercusiones que podrían provocar un cambio de paradigma en el sector y hacer avanzar nuestro conocimiento de los mecanismos físicos que crean los reactores. Aunque aún se desconoce la causa exacta del fenómeno, es innegable que está relacionado con la fusión de una estrella o pareja con un agujero negro. Los hallazgos del estudio son cruciales para comprender tanto estos mecanismos como los tipos de estrellas que acaban su vida emitiendo potentes radiaciones gamma.
Emisión de materia
En diversos sistemas galácticos y extragalácticos se observan con frecuencia reactores de emisión de materia. Esta extravagancia se desarrolla a diversas velocidades. Se observan reactores rápidos que viajan a velocidades extremadamente cercanas a la de la luz con reactores comparativamente lentos conectados a estrellas de neutrones o sistemas estelares binarios. Los estallidos de rayos gamma son un fenómeno relacionado con los reactores más rápidos conocidos. Este fenómeno se caracteriza por un breve periodo de emisión de radiación gamma intensa seguido de un estallido inicial de rayos gamma. A continuación, se produce un resplandor que dura horas, días o incluso meses. Tras esta época, la emisión disminuye gradualmente y sólo se detecta muy tardíamente en longitudes de onda más bajas, rayos X, ultravioleta, óptico, infrarrojo y radiofrecuencias.
La cuestión de lo que ocurre durante el intervalo intermedio de cientos a miles de segundos durante el cual la emisión disminuye o es constante es independiente del tema de por qué estos objetos emiten reactores tan rápidamente. Como cabría esperar de un estallido relativista que interactúa con la materia y la radiación presentes en el espacio entre los sistemas estelares de una galaxia, en algunos casos la emisión de rayos X decae significativamente tras unas decenas de segundos. Sin embargo, la emisión visible no decae, sino que permanece constante en alrededor del 60% de los casos estudiados. Desde que se descubrió este fenómeno hace 18 años, esta observación ha sido durante mucho tiempo un misterio para los científicos, y no se le ha encontrado una explicación lógica.
Ahora, científicos del departamento de física de la BIU han establecido que esta emisión visible y omnipresente es un subproducto normal de la velocidad del chorro, que es mucho más baja de lo que se creía, y salva la distancia entre las velocidades observadas en diversas fuentes. Dicho de otro modo, una menor velocidad inicial del chorro puede explicar la ausencia de desintegración y la emisión más intensa y persistente. Los investigadores demostraron que los resultados anteriores -a partir de los cuales se dedujeron altas velocidades para estos objetos- no son válidos en estas circunstancias. De este modo, desafiaron el statu quo y demostraron que los reactores pueden desarrollarse en el mundo natural a cualquier velocidad.
Por qué los rayos X, que pueden verse hasta muchos días, no se desvanecen durante una porción considerable de tiempo es uno de los mayores misterios sin respuesta en la investigación de los estallidos de rayos gamma. Los investigadores empezaron a cartografiar cuidadosamente los datos, abundantes pero dispersos y “ruidosos”, para encontrar la respuesta a esta cuestión.
Realizaron un estudio bibliográfico en profundidad, elaboraron una muestra de datos de alta calidad y examinaron las teorías actuales para explicar su aparición. Descubrieron que todos y cada uno de los modelos en uso hacen suposiciones adicionales que no están respaldadas por los hechos. Más importante aún es el hecho de que ninguno de los modelos ofrecía una justificación sólida de los datos limpios. En consecuencia, los investigadores volvieron al modelo fundamental e intentaron determinar cuál de las presunciones fundamentales es falsa. Descubrieron que bastaba con alterar una presunción -sobre la velocidad inicial de los reactores- para explicar los datos. Para su asombro y alegría, los investigadores descubrieron que ninguno de los argumentos preexistentes se sostenía en los casos que revisaron. Siguieron examinando los datos que otros astrofísicos habían utilizado para llegar a la conclusión de que los reactores debían moverse extremadamente cerca de la velocidad de la luz. Pronto dedujeron a partir de ahí que probablemente se dirigían por la ruta correcta.
