Registran la mayor explosión de rayos gamma a tan solo 1.000 millones de años luz

Un equipo de científicos ha conseguido la mejor vista hasta ahora de las explosiones más brillantes del universo: los estallidos de rayos gamma (GRB), asociadas a explosiones extremadamente energéticas en galaxias distantes.

Ha sido un observatorio especializado en Namibia el que ha registrado la radiación más enérgica y el resplandor de rayos gamma más largo de un estallido de rayos gamma (GRB) hasta la fecha. Ha sido tan colosal la explosión cósmica que las observaciones con el Sistema Estereoscópico de Alta Energía (H.E.S.S.) desafían la idea establecida de cómo se producen los rayos gamma en estas colosales explosiones estelares.

Uno de los fenómenos más energéticos del universo

“Los estallidos de rayos gamma son rayos X brillantes y destellos de rayos gamma observados en el cielo, emitidos por fuentes extragalácticas distantes”, explica la científica de DESY Sylvia Zhu, coautora del trabajo. “Son las explosiones más grandes del universo y están asociadas con el colapso de una estrella masiva que gira rápidamente en un agujero negro. Una fracción de la energía gravitacional liberada alimenta la producción de una onda expansiva ultrarelativista. Su emisión se divide en dos fases distintas: una fase inicial caótica y rápida que dura decenas de segundos, seguida de una fase de resplandor de larga duración que se desvanece suavemente ".

El evento explosivo supuso la muerte de una estrella y el inicio de su transformación en un agujero negro, según expertos del Sincrotrón de Electrones Alemán en Hamburgo. Fue detectado por los telescopios espaciales Fermi y Swift, con el apoyo del telescopio del Sistema Estereoscópico de Alta Energía (H.E.S.S) en Namibia.

La explosión, denominada GRB 190829A, se detectó por primera vez el 29 de agosto de 2019. A pesar de que esta explosión se encuentra a unos 1.000 millones de años luz de distancia, se cree que está en nuestra región cósmica.

"La energía de los rayos gamma se detectó durante varios días", explican los expertos. Antes de esto, los estallidos de rayos gamma generalmente suelen ser detectados a unos 20.000 millones de años luz de distancia (esta vez a solo 1.000 millones de años luz) y su resplandor solo se pudo observar durante unas pocas horas cada una y con energías mucho más bajas.

"Estábamos realmente sentados en primera fila cuando se produjo esta explosión de rayos gamma", celebra el coautor Andrew Taylor, del DESY. El equipo captó el resplandor posterior a la explosión inmediatamente cuando se hizo visible para los telescopios HESS. "Pudimos observar el resplandor posterior durante varios días y a energías de rayos gamma sin precedentes", comenta Taylor.

Su distancia, relativamente corta, permitió realizar mediciones detalladas del espectro del resplandor, la distribución de 'colores' o energías de los fotones de la radiación, en el rango de energía muy alto.

"Podríamos determinar el espectro de GRB 190829A hasta una energía de 3,3 tera-electronvoltios, que es aproximadamente un billón de veces más energético que los fotones de la luz visible", explica Edna Ruiz-Velasco del Instituto Max Planck de Física Nuclear en Heidelberg.

Los resultados

"Nuestras observaciones revelaron similitudes curiosas entre los rayos X y la emisión de rayos gamma de muy alta energía del resplandor de la explosión", comentan los autores.

La teoría establece que los dos componentes de emisión deben ser producidos por mecanismos separados. Pero las observaciones del resplandor crepuscular de GRB 190829A muestran que ambos componentes, rayos X y rayos gamma, se desvanecieron en sincronía. Esto plantea un desafío para el origen del sincrotrón de la emisión de rayos gamma de muy alta energía.

Referencia: Revealing x-ray and gamma ray temporal and spectral similarities in the GRB 190829A afterglow. Science  04 Jun 2021: Vol. 372, Issue 6546, pp. 1081-1085 DOI: 10.1126/science.abe8560