Detectan desde Canarias la mayor explosión cósmica de rayos gamma jamás registrada
La emisión de fotones del estallido ha alcanzado energías de teraelectronvoltios, un billón de veces más energéticos que la luz visible.
Un estallido descomunal de rayos gamma a 4.500 millones de años luz de la Tierra fue captado el pasado 14 de enero por los telescopios Swift y Fermi de la isla de La Palma, en Canarias. El Observatorio del Roque de Los Muchachos, en las cumbres de Garafía, es el lugar estratégico donde se sitúan los dos telescopios MAGIC que han podido estudiar este estallido de rayos gamma (GRB, “gamma ray bursts” en inglés) sin precedentes.
Publicado en dos artículos de la revista Nature, dos equipos internacionales con colaboración española han logrado las primeras detecciones de explosiones de rayos gamma con telescopios terrestres. “Esta observación sin precedentes aporta nuevos indicios para comprender los procesos físicos que suceden en las explosiones más violentas en el universo”, asegura en un comunicado el Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC).
Desde Namibia, los telescopios HESS también observaron el espectáculo espacial y han participado en la publicación de sus conclusiones. “Los estallidos de rayos gamma son las explosiones más violentas en el universo y aparecen repentinamente en el cielo, aproximadamente, una vez al día. Se cree que son el resultado del colapso de estrellas masivas o de la fusión de estrellas de neutrones en galaxias distantes”, afirma el IAC.
“Comienzan con un destello inicial muy brillante, llamado emisión rápida, con una duración que varía desde una fracción de segundo hasta cientos de segundos. Esta emisión inmediata se acompaña de una post-luminiscencia, una emisión más débil, pero de mayor duración, en un amplio rango de longitudes de onda”.
El portavoz de la Colaboración MAGIC, Razmik Mirzoyan, afirma que “después de más de 50 años desde que se descubrieron los GRB, muchos de sus aspectos fundamentales siguen siendo un misterio".
Las observaciones en múltiples longitudes de onda en Canarias
El 14 de enero de 2019, dos satélites espaciales descubrieron un estallido de rayos gamma, el GRB 190114C. En 22 segundos, sus coordenadas se distribuyeron en forma de alerta electrónica al mundo entero, incluidos el Neil Gehrels Swift Observatory y el Fermi Gamma-ray Space Telescope como parte de la Colaboración MAGIC, que opera dos telescopios Cherenkov de 17 metros de diámetro.
“El primer GRB detectado por los telescopios revela los fotones de mayor energía detectados hasta ahora provenientes de estos objetos”, afirma la IAC. “Esta observación sin precedentes proporciona la primera evidencia de un proceso de emisión distinto en la post-luminiscencia y aporta nuevos indicios para comprender los procesos físicos que suceden en los GRB, los cuales aún son un misterio”.
Parte de ese misterio se debe a que estas explosiones suceden en lugares impredecibles del cielo y luego se desvanecen rápidamente. La observación de este fenómenos fue posible gracias a una técnica automática que procesa en tiempo real las alertas que envían los satélites y coloca rápidamente los telescopios apuntando al lugar correcto del firmamento.
Un nuevo récord un billón de veces más energético que la luz visible
“Los telescopios fueron diseñados para ser muy livianos y poder moverse rápidamente. A pesar de pesar 64 toneladas cada uno, pueden rotar 180 grados en sólo 25 segundos”, afirma María Victoria Fonseca, presidenta de la Junta de la Colaboración MAGIC. “Gracias a esto, MAGIC empezó a observar GRB 190114C sólo 50 segundos después de su comienzo".
El análisis de los datos que recogieron los telescopios durante los primeros segundos tras el estallido revela “la emisión de fotones en la post-luminiscencia que alcanzan energías de teraelectronvoltios (TeV), un billón de veces más energéticos que la luz visible”.
Esta intensidad fue por tanto cien veces mayor que la Nebulosa del Cangrejo, la fuente estable más brillante conocida en estas energías, por lo que esta explosión de rayos gamma ostenta ya el récord como la fuente más brillante conocida de fotones TeV. “La emisión se desvaneció rápidamente con el tiempo, igual que la post-luminiscencia ya observada a energías más bajas. Los últimos destellos fueron vistos por MAGIC media hora después”, afirma la IAC.
Un viaje a 4.500 millones de años luz
Los telescopios de la estación del Observatorio del Roque de Los Muchachos anunciaron por primera vez la detección inequívoca de este suceso a la comunidad internacional de astrónomos tan solo unas horas después de las alertas de los satélites, lo que facilitó que más de dos docenas de observatorios contribuyeran en la cobertura de este espectáculo espacial.
“En particular, las observaciones ópticas permitieron medir la distancia que han viajado los fotones desde que se generaron en el GRB 190114C, aproximadamente 4.500 millones de años luz”, afirman los expertos de la IAC.
Aunque la emisión de TeV en la post-luminiscencia de los GRB se había intuido en algunos estudios, hasta el momento tan solo era una teoría que nunca se había confirmado en la práctica. Elena Moretti, astrofísica de la comunidad española y una de las principales autoras de los resultados, explica que la noche que detectaron el GRB 190114C, ella “estaba en la sala de control de los telescopios MAGIC. Desde el primer momento, nos dimos cuenta que los fotones que íbamos viendo pasaban el límite de la radiación de sincrotrón. Estos nuevos resultados, junto con los numerosos datos en múltiples longitudes de onda, proporcionan la primera evidencia inequívoca de un proceso de emisión adicional y distinto en la post-luminiscencia".
El análisis de estos datos indica por tanto que el mecanismo responsable de esta emisión de energía es el llamado proceso de Compton inverso, donde los electrones transfieren energía al colisionar con la población de fotones existentes, haciéndolos más energéticos. Un estudio comparativo con toda la información de la que se disponía anteriormente indica que este evento no es único, pero sí lo es su relativa proximidad.
Este descubrimiento “muestra que los GRB son aún más potentes de lo que se pensaba”, concluye Mirzoyan. “La riqueza de los datos del GRB 190114C adquiridos por MAGIC y las extensas observaciones de seguimiento en múltiples longitudes de onda, ofrecen pistas importantes para desentrañar algunos de los misterios relacionados con los procesos físicos que suceden en los GRB".
