Descubren el origen de las explosiones más potentes del Universo

Un fenómeno conocido como radiación de sincrotrón es el que le da forma a las ráfagas de rayos gamma, fortísimos estallidos de energía que se observan en otras galaxias.

El cielo nocturno parece tranquilo, pero en las profundidades del espacio constantemente se están produciendo violentas explosiones y destellos, a veces en forma de radiaciones que no puede captar el ojo humano, que liberan tanta energía como el Sol producirá en toda su vida.

Estos destellos pueden ser generados por agujeros negros supermasivos, fusiones de estrellas de neutrones o corrientes de gas viajando por el espacio a cerca de la velocidad de la luz.

Eleonora Troja, investigadora de la NASA y de la Universidad de Maryland (Estados Unidos), vigila el cielo a diario para estudiar las más potentes de estas explosiones: las llamadas ráfagas de rayos gamma («Gamma Ray Bursts», o GRBs, en inglés).

Estas explosiones ocurren en galaxias distantes, y en apenas milisegundos u horas liberan cantidades enormes de energía.

Todo apunta a que se forman cuando estrellas muy masivas mueren, se derrumban sobre sí mismas y dan lugar a un agujero negro que, furioso, libera al espacio una enorme cantidad de materia y energía.

En un artículo publicado en Nature, y gracias a un análisis muy detallado de una ráfaga de rayos gamma, Troja ha concluido que el fenómeno que explica paso a paso el comportamiento de estos violentos estallidos es la radiación de sincrotrón.

«Hemos comprendido que el campo magnético es el que tiene un rol primario en la formación de estas ondas de energía y el que las lanza lejos del agujero negro recién nacido», ha explicado Eleonora Troja.

«Pero también hemos averiguado que durante su turbulento viaje, el campo magnético va siendo destruido y se hace menos importante a la hora de explicar cómo funciona el chorro de energía».

En apenas unos instantes, el agujero negro recién formado a la muerte de una estrella masiva se desprende de grandes cantidades de energía.

Cuando el campo magnético ha desaparecido momentáneamente, aparece un destello de luz y una onda de rayos gamma.

Todo, según ha concluido Eleonora Troja, a causa de la radiación de sincrotrón.

Este fenómeno aparece cuando hay electrones, pequeñas partículas que forman parte de la materia, siguiendo una corriente espiral a altas velocidades.

Y, según Troja, él solo basta para explicar los destellos de energía más potentes que aparecen en el Universo, tan solo más débiles que el Big Bang.

«Hasta ahora el mecanismo físico que dirigía las ráfagas de rayos gamma no había sido identificado con seguridad», ha explicado la investigadora.

Los primeros estallidos de rayos gamma se detectaron en los años sesenta, pero aún hoy hay muchas incógnitas sobre su funcionamiento.

En gran parte el problema es que son extremadamente raros, ocurren solo unos pocos en un tiempo de un millón de años en cada galaxia, y además extraordinariamente efímeros.

¿Cómo captar algo en la inmensidad del espacio que no se va a repetir jamás y que solo dura milisegundos o minutos?

Aún así, Eleonora Troja ha explicado que cada año se detectan cerca de cien ráfagas de rayos gamma, gracias al enorme número de galaxias que existen (cientos de miles de millones).

Ella busca los que son extraordinarios por su duración y por su potencia. «Esta es parte de la diversión de mi trabajo. Nunca sé cómo va a ser mi día (y mi noche)», ha bromeado la investigadora.

Algo así ocurrió en la madrugada del pasado 26 de junio de 2016.
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El telescopio espacial de rayos gamma Fermi, de la NASA, detectó un potente destello de energía de apenas un segundo de duración, llamado después GRB 160625B.

Rápidamente, los sistemas automáticos de la nave mandaron un mensaje a la Tierra para poner en alerta a los telescopios terrestres, y poder observar el fenómeno con más instrumentos.

Tres minutos después del primer destello, se produjo una ráfaga de energía mucho más potente, que duró treinta segundos y que multiplicó por 100 el brillo de la fuente.

Por entonces, un pequeño telescopio robótico situado en Tenerife, ya había respondido a la llamada y estaba investigando la zona.

En apenas dos minutos, los sistemas automáticos del telescopio MASTER-IAC, en el observatorio del Teide, reaccionaron y apuntaron hacia el lugar de la explosión.

Según Troja, el origen del evento está en la muerte de una estrella muy masiva situada a 9.000 millones de años luz de la Tierra, cuando colapsó y creó un agujero negro.

¿Cómo fue posible observar algo tan efímero? Según Vladimir Lipunov, director de la red de telescopios MASTER, entre los que está MASTER-IAC, el secreto está en un sistema automático especializado en localizar fenómenos transitorios («transients», en inglés), como supernovas, novas, cometas o asteroides potencialmente peligroso para la Tierra.

Los ocho telescopios de MASTER están distribuidos por todo el mundo, en Rusia, Canarias, Sudáfrica y Argentina, y por eso son capaces de mirar a casi cualquier parte del cielo cuando aparece una oportunidad de observación.

Aparte de que estos telescopios pueden girar por completo en apenas unos segundos, el principal rasgo que les permite hacer estas observaciones es un complejo software matemático.

«En apenas uno o dos minutos este sistema nos da información sobre miles de estrellas, coordenadas, magnitudes e historias de observación», ha explicado a ABC Vladimir Lipunov.

«No hay ninguna persona implicada en el proceso», ha destacado el investigador.

Solo así, con una respuesta casi en tiempo real, se puede observar fenómenos tan efímeros como una ráfaga de rayos gamma.

De nada sirve ahí el trabajo de telescopios más potentes capaces de centrarse en puntos concretos para estudiar a fondo objetos específicos, como es el caso, por ejemplo, del Gran Telescopio Canarias.

De ahí la importancia, según Lipunov, de invertir en telescopios similares a MASTER para poder estudiar los fenómenos que ocurren en el espacio y que apenas duran segundos.

Los autores del estudio publicado en Nature han resaltado que si han podido reconstruir esta ráfaga de rayos gamma, y describir cuál es el fenómeno que explica su funcionamiento, ha sido gracias a la rápida respuesta de los telescopios.

Algunos han teorizado que una ráfaga de rayos gamma ocurrida en la Vía Láctea, y apuntada hacia la Tierra, podría causar una destrucción sin precedentes en todo el planeta.

Al margen de esta remota posibilidad, la importancia de estudiar estos estallidos de energía parece ser más interesante.

Al igual que las otras potentes explosiones de energía que detectan los telescopios, las ráfagas de rayos gamma «transportan» información sobre los cuerpos que los forman, como agujeros negros, estrellas de neutrones o supernovas.

Gracias a ellas, los astrónomos van obteniendo «fotografías» sobre los fenómenos más violentos que le dan forma al maravilloso e inabarcable Universo en que vivimos.

Fuente: ABC