Los científicos han conseguido captar imágenes de uno de los tipos de explosiones más brillantes y energéticos del universo, lo suficientemente potente como para crear literalmente oro: Una explosión de rayos gamma.
La observación, descrita en un estudio que se publicará en la revista académica The Astrophysical Journal Letters, ha permitido a los científicos ver esta enorme explosión, causada por la fusión de una estrella de neutrones con otra estrella, aunque el estallido en sí solo dura unas décimas de segundo.
Teniendo en cuenta que las propias estrellas de neutrones son increíblemente difíciles de detectar, esto hace que este hallazgo sea especialmente fuera de este mundo.
Estallidos de rayos gamma: Desencadenan más energía que el Sol.
Un estallido de rayos gamma (GRB) no es más que una explosión masiva del tipo de luz más energético: La luz de rayos gamma.
No suelen durar mucho, apenas unos milisegundos o unos minutos. Pero aprovechan al máximo su breve tiempo en el candelero.
Según la NASA, son mucho más brillantes que cualquier supernova y alrededor de un millón de billones de veces más brillantes que nuestro Sol y se mueven a la velocidad de la luz. Se convierte en una de las cosas más brillantes del universo.
Se estima que un solo GRB producirá tanta energía en ese corto espacio de tiempo como nuestro Sol en toda su vida de 10.000 millones de años.
No solo eso, sino que son tan potentes que probablemente sean una fuente de metales pesados raros como el oro y el platino.
A pesar de ello, los científicos tardaron en saber que existían, ya que fueron captados repentinamente por los satélites militares estadounidenses en la década de 1960, cuando intentaban detectar violaciones de las pruebas de armas nucleares soviéticas.
Los GRB más largos duran entre dos segundos y un par de minutos. Se cree que han sido causados por supernovas desencadenadas por la muerte de una estrella masiva.
Pero los más cortos, que tienen una duración media de 0,3 segundos, tienen un origen diferente: Las estrellas de neutrones. En concreto, se cree que proceden de la fusión de estrellas de neutrones o de la caída de una estrella de neutrones en un agujero negro.
Estos GRB de corta duración son especialmente difíciles de ver y, en general, los científicos tienen que detectar los resplandores posteriores, lo que sigue siendo difícil. Los resplandores son el resultado de los chorros de la explosión que interactúan con el gas circundante.
¿Qué es una estrella de neutrones?
Es la cosa más densa del universo, aparte de los agujeros negros y algunas hipotéticas estrellas exóticas.
Una estrella de neutrones es esencialmente uno de los destinos finales de una estrella extremadamente grande. La materia exterior ha estallado en una supernova y todo lo que queda es su núcleo, con una cantidad significativa de masa ahora muy condensada.
La densidad de las estrellas de neutrones es algo literalmente astronómico. Originalmente procedían de estrellas que tenían entre 10 y 25 veces la masa del Sol. La estrella de neutrones resultante tendría entre 1,1 y 2,3 veces la masa del Sol.
Pero eso es solo la masa, no el tamaño físico. En general, las estrellas de neutrones son más bien pequeñas y suelen tener diámetros de unos 20 kilómetros, conservando la masa.
En pocas palabras, se trata de varias veces la masa de nuestro Sol condensada en una pequeña bola del tamaño de una ciudad.
Otra cosa que hace que las estrellas de neutrones sean tan fascinantes es que no parecen estar formadas por átomos normales. Más bien, el colapso de la estrella parece haber hecho que se formen enteramente de neutrones, de ahí el nombre de estrella de neutrones.
Ahora bien, ¿cómo se forman los GRB en las estrellas de neutrones?
Colisionan.
Muchas estrellas de neutrones se encuentran en sistemas binarios, es decir, forman parte de un sistema estelar en el que hay otra estrella, y ambas orbitan una alrededor de la otra.
Pero, a veces, pueden entrar en espiral la una con la otra, fusionándose. Esto hace que se fusionen, explotando además en un enorme estallido de luz que conocemos como GRB.
En cuanto a lo que le ocurre a la propia estrella, es probable que siga creciendo, pero si crece lo suficiente y supera el límite Tolman-Oppenheimer-Volkoff -lo que significa que tendría más de tres masas solares-, entonces la estrella de neutrones colapsaría sobre sí misma y adoptaría una forma aún más densa, lo que probablemente daría lugar a la creación de un agujero negro.
Por supuesto, ésta no es la única forma en que se forman los agujeros negros, y tampoco es necesariamente el único destino, ya que algunos científicos plantean la hipótesis de la existencia de otras estrellas, como las estrellas de quarks, pero eso sigue sin estar claro.
Ver un GRB como nunca antes
En todo este tiempo, los científicos solo han podido detectar unos pocos GRB de corta duración, todos ellos a través de longitudes de onda de radio.
¿Pero qué hay de algo más allá? ¿Qué pasa con las longitudes de onda milimétricas? Todas las longitudes de onda son importantes en este tipo de observaciones.
Esto no es fácil. Se necesitaría algo así como un telescopio increíblemente potente.
En otras palabras, se necesitaría el telescopio Atacama Large Millimeter/Sub-millimeter Array (ALMA) en Chile. Y eso es exactamente lo que ocurrió.
Los científicos detectaron por primera vez la ráfaga de rayos gamma de corta duración, identificada como GRB 211106A, con la detección temprana de rayos X del Observatorio Swift de Neil Gehrels de la NASA. Pero incluso entonces, seguía siendo débil. En realidad, no podían ver de dónde procedía.
Para explicarlo mejor, las estrellas de neutrones, como las estrellas están en las galaxias. De hecho, la galaxia de la Vía Láctea tiene probablemente entre varios cientos de millones y miles de millones de estrellas de neutrones. Por lo tanto, estos estallidos de rayos gamma tienen que venir de alguna parte, y los científicos siempre están interesados en averiguar de dónde.
Esto tiene sentido ya que, después de todo, ha sido a través del seguimiento de las explosiones de la muerte de las estrellas que los astrónomos han sido capaces de obtener una imagen mucho más grande y una mayor comprensión del universo en su conjunto.
Swift no fue capaz de encontrar la galaxia de la que procedía el GRB 211106A. El telescopio espacial Hubble de la NASA también tuvo problemas, ya que el polvo oscureció sus imágenes.
Para superar esto se necesitaba un instrumento con una sensibilidad considerable, y ALMA era la herramienta adecuada para el trabajo, rastreando en longitudes de onda milimétricas.
Gracias a ALMA, los investigadores han podido determinar la procedencia del GRB 211106A, y resulta que estaba mucho más lejos de lo que se pensaba.
¿Qué significa esto?
Que el GRB 211106A fue mucho más fuerte de lo que pensaban.
Sin duda, esto es increíblemente significativo y puede contribuir a nuestro conocimiento de los GRB y de las estrellas de neutrones en general.
Sin embargo, el impacto más significativo de este estudio fue el éxito de la metodología, al haber podido detectar un GRB a través de longitudes de onda milimétricas y mediante el uso de múltiples y potentes telescopios como ALMA y Hubble e incluso el Karl G. Jansky Very Large Array (VLA) de la National Science Foundation.
Esto es importante, ya que cuando se estudia algo como los GRB, así como muchos otros fenómenos astronómicos, es esencial la rápida coordinación de múltiples y potentes telescopios. Y esto demuestra aún más la capacidad de estas herramientas.
Además, la tecnología de los telescopios ha avanzado considerablemente en los últimos años. Por ejemplo, está el Instrumento de Localización de Ráfagas de Rayos Gamma (GALI), desarrollado por los Profs. Ehud Behar y Shlomit Tarem del Technion-Israel Institute of Technology, que espera ser un nuevo tipo de detector de estallidos de rayos gamma. El astronauta israelí Eytan Stibbe lo llevó a la Estación Espacial Internacional a principios de 2022 como parte de la misión Rakia.
Pero también ha habido otros avances en los telescopios.
El telescopio espacial James Webb, lanzado recientemente por la NASA, es capaz de realizar hazañas sin parangón con otros telescopios. Los datos que ha producido ya han ampliado nuestra percepción visual del universo, gracias a su equipamiento de última generación y a su nivel de sensibilidad sin parangón.
Con el telescopio espacial James Webb es posible tomar imágenes en el infrarrojo, estudiar la composición química de los objetos cósmicos y mucho más.
Y por muy potente que sea el Telescopio Espacial James Webb, los científicos están trabajando intensamente en la producción de otros potentes telescopios para su uso posterior, como el VLA de próxima generación (ngVLA).
Estos telescopios podrán estudiar eventos como éste aún más, ampliando enormemente las posibilidades de descubrimientos científicos en la vasta extensión del cosmos.
¿GRB en la Vía Láctea?
Un dato interesante: a pesar de la gran cantidad de estrellas de neutrones que hay en la Vía Láctea, los científicos nunca han detectado una aquí, solo en otras galaxias.
Sin embargo, esto es probablemente lo mejor, ya que significa que no se ha detectado ningún GRB cerca de la Tierra.
Según algunos científicos, si una explosión de rayos gamma se produjera en la Vía Láctea y apuntara a la Tierra, podría provocar una extinción masiva. De hecho, es posible que esto haya sucedido una vez, y algunos científicos han teorizado que una explosión de rayos gamma causó la extinción del Ordovícico -uno de los cinco eventos de extinción masiva- hace unos 450 millones de años, según la NASA.
Además, como tipo de radiación ionizante, los rayos gamma son peligrosos para la vida humana. De hecho, pueden atravesar fácilmente el cuerpo humano y muchas formas de protección contra la radiación. Incluso los espejos son incapaces de reflejarlos.