La NASA descubre una nueva característica inédita en el estallido de rayos gamma
Ilustración de la explosión de rayos gamma (GRB). / NASA's Goddard Space Flight Center
El telescopio Fermi de la NASA ha detectado una nueva característica en el estallido de rayos gamma más brillante observado hasta ahora. Este descubrimiento puede ofrecer nuevas perspectivas sobre los procesos de partículas y la aniquilación de materia y antimateria en el cosmos. Según ha informado la NASA, cuando la materia interactúa con la luz, la energía puede ser absorbida y reemitida de formas específicas, lo que puede hacer que ciertos colores (o energías) sean más brillantes o más oscuros, revelando características clave visibles en un espectro, similar a un arco iris.
Estas características espectrales pueden proporcionar una gran cantidad de información, incluyendo los elementos químicos involucrados en la interacción. A energías más altas, pueden revelar procesos específicos de partículas, como la aniquilación de materia y antimateria para producir rayos gamma.
«Si bien algunos estudios previos han informado sobre posibles evidencias de características de absorción y emisión en otros GRB, un análisis posterior reveló que todas ellas podrían ser simplemente fluctuaciones estadísticas. Lo que vemos en BOAT es diferente», explicó Om Sharan Salafia del Observatorio INAF-Brera en Milán, Italia. «Hemos determinado que las probabilidades de que esta característica sea simplemente una fluctuación de ruido son menores a una en 500 millones», añadió.
Los estallidos de rayos gamma (GRB) son las explosiones más potentes del universo, emitiendo grandes cantidades de rayos gamma, la forma de luz de mayor energía. El tipo más común de GRB ocurre cuando el núcleo de una estrella masiva agota su combustible, colapsa y forma un agujero negro que gira rápidamente. La materia que cae en el agujero negro alimenta chorros de partículas en direcciones opuestas que atraviesan las capas externas de la estrella a casi la velocidad de la luz. Los GRB son detectables cuando uno de estos chorros apunta casi directamente hacia la Tierra.
El GRB 221009A, conocido también como BOAT (Brightest Of All Time), explotó el 9 de octubre de 2022 y rápidamente saturó la mayoría de los detectores de rayos gamma en órbita, incluidos los del telescopio Fermi. Esto impidió medir la parte más intensa de la explosión. Las observaciones reconstruidas y los argumentos estadísticos sugieren que el BOAT, si forma parte de la misma población de GRB detectados anteriormente, probablemente fue el estallido más brillante observado en los cielos de la Tierra en los últimos 10,000 años.
La línea de emisión observada apareció casi 5 minutos después del inicio de la explosión y persistió durante al menos 40 segundos, alcanzando una energía máxima de aproximadamente 12 MeV (millones de electronvoltios). Para comparación, la energía de la luz visible varía de 2 a 3 electronvoltios.
Fuente de Aniquilación de Protones
El equipo de investigación cree que la fuente más probable de esta línea de emisión es la aniquilación de electrones y positrones (las contrapartes de antimateria de los electrones). «Cuando un electrón y un positrón chocan, se aniquilan, produciendo un par de rayos gamma con una energía de 0.511 MeV«, explicó Gor Oganesyan del Instituto de Ciencias Gran Sasso y el Laboratorio Nacional Gran Sasso en L’Aquila, Italia. «Como estamos observando el chorro, donde la materia se mueve a una velocidad cercana a la de la luz, esta emisión se desplaza mucho hacia el azul y se ve empujada hacia energías mucho más altas», añadió.
Si esta interpretación es correcta, para producir una línea de emisión con un pico de 12 MeV, las partículas aniquiladas tendrían que haberse estado moviendo hacia nosotros a aproximadamente el 99.9% de la velocidad de la luz.
«Tras décadas de estudiar estas increíbles explosiones cósmicas, aún no entendemos los detalles de cómo funcionan estos chorros», señaló Elizabeth Hays, científica del proyecto Fermi en el Centro de Vuelos Espaciales Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland. «Encontrar pistas como esta notable línea de emisión ayudará a los científicos a investigar este entorno extremo con mayor profundidad».
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