Esto pone patas arriba nuestra comprensión de cuánto tiempo ven la luz los destellos de rayos gamma.
Los destellos gamma, los fenómenos más brillantes y energéticos del universo, pueden dividirse en dos clases. Los destellos gamma que duran menos de dos segundos se consideran GRB cortos. Si un estallido de rayos gamma dura más de dos segundos, se considera lógicamente un GRB largo. Hasta hace poco, los investigadores pensaban que los estallidos de rayos gamma cortos y largos tenían orígenes distintos. Pero un nuevo estudio cuestiona ahora esa idea.
Origen
Durante casi dos décadas, los astrofísicos han creído que los GRB cortos son el resultado de fusiones de estrellas de neutrones. La colisión de estrellas de neutrones puede producir una kilonova, una explosión en la que se expulsan elementos pesados como el oro. Los GBR largos se producirían exclusivamente por el colapso de estrellas masivas, creando una supernova.
Estallido de rayos gamma GRB211211A
En diciembre de 2021, los investigadores fueron testigos de un brillante estallido de rayos gamma. Bautizaron este suceso como GRB211211A. El estallido de rayos gamma duró casi un minuto, lo que es relativamente largo. Los astrónomos decidieron entonces buscar el resplandor posterior a un GRB largo, un destello de luz increíblemente brillante y que se desvanece rápidamente que suele preceder a una supernova. Pero algo extraño estaba ocurriendo. Los investigadores detectaron un exceso de luz infrarroja. Además, el evento fue mucho más débil y se desvaneció más rápido de lo que ocurre durante una supernova clásica. “Este suceso fue muy diferente de todos los GRB largos detectados anteriormente”, afirmó la investigadora Jillian Rastinejad.
Resulta ser una Kilonova
Los investigadores examinaron más de cerca el suceso, que tuvo lugar a unos 1100 millones de años luz (lo que, por cierto, está relativamente cerca de la Tierra en términos cósmicos), utilizando potentes telescopios. Y ahora han llegado a un descubrimiento sorprendente. En concreto, la luz infrarroja que habían detectado resulta ser de una kilonova.
Cambio de paradigma
En resumen, GRB211211A es un GRB largo que no fue el resultado de una supernova, sino de una kilonova. Y esto mientras se suponía que solo los GRB cortos podían estar asociados a kilonovas. Además, esto demuestra que las estrellas de neutrones que aparentemente se fusionan también pueden generar largas explosiones de rayos gamma. “Dado que todas las demás fusiones de estrellas de neutrones confirmadas que hemos observado iban acompañadas de un GRB corto, teníamos motivos para creer que GRB211211A se creó por el colapso de una estrella masiva”, afirma Rastinejad. “El nuevo descubrimiento representa un apasionante cambio de paradigma en astronomía”.
¿Cómo entonces?
En cuanto a las causas exactas, los investigadores siguen a oscuras. Anteriormente, suponían que las estrellas de neutrones no contendrían material suficiente para generar un GRB largo. Las estrellas masivas, en cambio, pueden tener entre decenas y cientos de veces la masa de nuestro Sol. “Cuando dos estrellas de neutrones colisionan, no hay realmente mucha masa”, explica Wen-fai Fong. “Esto provoca entonces una ráfaga muy corta. Cuando una estrella masiva colapsa (lo que tradicionalmente se asocia con un GRB largo) hay un “tiempo de alimentación” más largo”.
Elementos pesados
Con este descubrimiento, los investigadores cuestionan las teorías predominantes sobre la duración de la formación de los GRB. Pero no solo eso. De hecho, también aporta nuevos conocimientos sobre la misteriosa formación de los elementos más pesados del universo, como el platino y el oro. Los investigadores, por su parte, ya han estudiado las “fábricas astronómicas” que producen elementos ligeros como el helio, el silicio y el carbono. Se sospecha que durante las explosiones de supernovas y las fusiones de estrellas de neutrones se producen elementos mucho más pesados. “Ahora hemos descubierto que GRB211211A produjo unas 1000 veces la masa de la Tierra en forma de elementos muy pesados”, afirma el investigador Matt Nicholl. “Esto apoya la idea de que las kilonovas son las principales fábricas de oro del universo”.
James Webb
El telescopio James Webb podría reforzar esta hipótesis. Esto se debe a que Webb es capaz de captar objetos astronómicos en imágenes de gran nitidez y puede analizar espectros. Esto, a su vez, permite a los investigadores detectar elementos específicos desprendidos por el objeto. En resumen, con Webb, los astrofísicos podrían obtener pruebas observacionales directas sobre la formación de elementos pesados. “Por desgracia, ni siquiera los mejores telescopios terrestres son lo bastante sensibles para realizar espectroscopia”, afirma Rastinejad. “Pero con Webb, por fin pudimos obtener un espectro de una kilonova”.
Sin embargo, la aparición de una kilonova es un acontecimiento muy poco frecuente. “Son difíciles de observar y se desvanecen muy rápidamente”, afirma Rastinejad. “Pero al menos ahora sabemos que también podemos buscar kilonovas a partir de largos destellos de rayos gamma”.