Fogonazos en el cielo y fusiones estelares

Dos estallidos breves de rayos gamma detectados hace unos meses se han presentado ahora en cuatro artículos publicados a la vez en la revista Nature, detallando las varias fases de la investigación. Pero la pugna por el reconocimiento es intensa en la comunidad científica, y los estudios han sido aireados en varios comunicados de las diferentes instituciones europeas y estadounidenses implicadas en las observaciones, cada una barriendo para casa al destacar la preeminencia de los propios investigadores y telescopios en los descubrimientos.

La detección y seguimiento de estos dos fogonazos breves (duran unos milisegundos o, como mucho, un par de segundos) ha permitido estudiarlos y localizarlos con precisión en el cielo. Además, se ha visto, por primera vez, el resplandor -en rayos X y en el rango de luz visible- asociado a uno de ellos. Los científicos apuntan que la explicación del origen de estos estallidos permanece aún en el territorio de las hipótesis y las teorías, pero consideran que, a diferencia de los estallidos largos de rayos gamma, podrían originarse en la colisión y fusión de dos cuerpos superdensos: dos estrellas de neutrones o una de estas con un agujero negro.

El investigador danés Jens Hjorth (Instituto Niels Bohr de Copenhague) y sus colegas coautores de uno de los artículos de Nature, aconsejan cautela en las interpretaciones de los datos observados, aunque no dejan de maravillarse "por el nuevo capítulo de la astronomía que acaba de abrirse", destaca el Observatorio Europeo Austral (ESO). Los estallidos se registraron el 9 de mayo, uno, y el 9 de julio de este año, el otro, y fueron localizados con rapidez y precisión: el primero, a 2.700 millones años luz de distancia de la Tierra, y el segundo a 2.400 millones de años luz.

ANTECEDENTES

Los potentes estallidos cósmicos de rayos gamma, detectados por primera vez en los años sesenta, han estado completamente rodeados de misterio hasta hace poco. Se producen a menudo en el universo, en cualquier lugar, sin que se pueda predecir dónde ni cuándo, por lo que para estudiarlos ha hecho falta diseñar observatorios especiales y poner en marcha una red de telescopios que están alerta y que se apuntan hacia el lugar indicado del cielo en cuanto se detecta uno. Con los datos han empezado a llegar las explicaciones.

Estos destellos emiten radiación en la longitud de onda más energética del espectro electromagnético, la gamma, durante un breve intervalo, seguida de un resplandor de menor energía. Lo primero que se hace, cuando se detecta un fogonazo es localizarlo lo mejor posible en el cielo e intentar asociarlo con algún objeto celeste que pueda dar pistas sobre el proceso que lo originó.

Así, en los últimos años se ha podido determinar que los estallidos de rayos gamma largos (duran entre un par de segundos y cien segundos) están relacionados con supernovas, es decir con las explosiones con que concluyen sus vidas normales las estrellas muy masivas que han consumido su combustible nuclear y colapsan. Pero los estallidos breves, como los dos ahora estudiados, que son unas mil veces más débiles que los largos, no encajan en ese modelo.

OBSERVACIONES

"Los estallidos de rayos gamma, en general, son notoriamente difíciles de estudiar, pero los breves han sido casi imposibles de identificar", explica Neil Gehrels, investigador principal del telescopio Swift de la NASA. "Todo eso ha cambiado. Ahora tenemos las herramientas apropiadas para estudiar estos fenómenos".

El pasado 9 de julio, George Ricker (Instituto de Tecnología de Massachusetts) y sus colegas, detectaron el estallido GRB 050709, que duró 70 milisegundos. Poco después se captó el resplandor en rayos X e incluso en rango visible, y se fijó su origen en el borde de una joven galaxia enana donde se están formando estrellas.

Dos meses antes, el 9 de mayo, otro equipo había detectado otro estallido breve de rayos gamma, el GRB 05059B, de unos 40 milisegundos de duración, localizado en una galaxia elíptica.

TELESCOPIOS

En ambos casos los fogonazos fueron captados en el cielo por los telescopios de la NASA Hete II y Swift, diseñados y puestos en órbita específicamente para estudiar estos fenómenos. El del 9 de julio, fue captado por el Hete II y se puso en alerta a la red de observación, detectándose el resplandor con el telescopio espacial de rayos X Chandra. También se estudió en luz visible, en infrarrojo y en radio desde varios observatorios, entre ellos el de La Silla, (Chile), donde Hjorth y sus colegas descubrieron el resplandor óptico 33 horas después del estallido.

Durante un mes, hasta el 14 de julio, GRB 050709 fue observado con ocho telescopios en distintos momentos, incluida las radioantenas del sistema VLA, el telescopio espacial Hubble, el japonés Subaru y el internacional Gemini (ambos en Hawai), el Chandra y el Swifts. "Gracias al Hubble pudimos ver el resplandor hasta 18 días después del estallido", explica Derek Fox, del Instituto de Tecnología de California.

El fogonazo del 9 de mayo, fue registrado primero por el Swift y también fue estudiado después con otros telescopios, como el VLT, del ESO, en Chile.

INTERPRETACIÓN

Los científicos que presentan sus análisis sobre estos estallidos breves de rayos gamma coinciden en descartar las explosiones de supernova como origen de los mismos. Se inclinan por la explicación de la colisión y fusión de estrellas de neutrones, cuerpos extremadamente densos, hasta el punto de que tienen una masa equivalente a la del Sol concentrada en unas pocas decenas de kilómetros.

Más rotundas a la hora de proclamar conclusiones son algunas de las instituciones que anuncian estas investigaciones. La NASA, por ejemplo, afirma que los científicos "han determinado que los fogonazos surgen en violentas colisiones espaciales. Las colisiones son entre un agujero negro y una estrella de neutrones o entre dos de estas. En cualquiera de los dos escenarios, el impacto crea un nuevo agujero negro".

También la Universidad de Hawai da por sentado que la fuente de estos estallidos es la colisión de dos astros superdensos, y añade: "Probablemente los dos objetos han estado orbitando uno en torno al otro en círculos cada vez más pequeños, durante muchos millones de años antes de chocar finalmente. En ese momento, el intenso campo gravitatorio desgarra las estrellas de neutrones y todo entra en un agujero negro en cuestión de segundos, provocando el fogonazo cósmico".

Pero el grupo de Hjorth advierte: "Con una muestra de sólo dos de estos fenómenos, no sería prudente extraer conclusiones definitivas en este momento acerca de los progenitores de los estallidos breves de rayos gamma. Observaciones ópticas futuras, incluso con telescopios pequeños, jugarán un papel importante para determinar finalmente el origen, aunque en última instancia, la detección de ondas gravitacionales demostrará si estos estallidos son producto de la colisión y fusión de estrellas compactas".

CONSECUENCIAS

Las ondas gravitacionales entran en la explicación porque si la hipótesis de la colisión de objetos supermasivos es correcta, se generarían en ella, según predice la Teoría General de la Relatividad de Einstein, perturbaciones en el espacio-tiempo que podrían ser detectadas en observatorios especiales.

Muchas esperanzas están puestas en el detector estadounidense Ligo, una instalación muy avanzada basada en haces de láser. Pero Ligo todavía está en fase de puesta a punto y se tardará algunos años en reducir suficientemente el ruido de fondo para percibir esas sutiles alteraciones del espacio-tiempo. Los científicos esperan algún día poder descifrar las ondas gravitacionales y tener información acerca de fenómenos cósmicos como las fusiones de cuerpos supermasivos, o del comportamiento de la materia en condiciones extremas.