Fogonazos en el cielo y fusiones estelares

Dos estallidos breves de rayos gamma detectados hace unos meses se han presentado ahora en cuatro art¨ªculos publicados a la vez en la revista Nature, detallando las varias fases de la investigaci¨®n. Pero la pugna por el reconocimiento es intensa en la comunidad cient¨ªfica, 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 detecci¨®n y seguimiento de estos dos fogonazos breves (duran unos milisegundos o, como mucho, un par de segundos) ha permitido estudiarlos y localizarlos con precisi¨®n en el cielo. Adem¨¢s, se ha visto, por primera vez, el resplandor -en rayos X y en el rango de luz visible- asociado a uno de ellos. Los cient¨ªficos apuntan que la explicaci¨®n del origen de estos estallidos permanece a¨²n en el territorio de las hip¨®tesis y las teor¨ªas, pero consideran que, a diferencia de los estallidos largos de rayos gamma, podr¨ªan originarse en la colisi¨®n y fusi¨®n de dos cuerpos superdensos: dos estrellas de neutrones o una de estas con un agujero negro.

El investigador dan¨¦s Jens Hjorth (Instituto Niels Bohr de Copenhague) y sus colegas coautores de uno de los art¨ªculos de Nature, aconsejan cautela en las interpretaciones de los datos observados, aunque no dejan de maravillarse "por el nuevo cap¨ªtulo de la astronom¨ªa 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 a?o, el otro, y fueron localizados con rapidez y precisi¨®n: el primero, a 2.700 millones a?os luz de distancia de la Tierra, y el segundo a 2.400 millones de a?os luz.

ANTECEDENTES

Los potentes estallidos c¨®smicos de rayos gamma, detectados por primera vez en los a?os 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 d¨®nde ni cu¨¢ndo, por lo que para estudiarlos ha hecho falta dise?ar observatorios especiales y poner en marcha una red de telescopios que est¨¢n 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 radiaci¨®n en la longitud de onda m¨¢s energ¨¦tica del espectro electromagn¨¦tico, la gamma, durante un breve intervalo, seguida de un resplandor de menor energ¨ªa. Lo primero que se hace, cuando se detecta un fogonazo es localizarlo lo mejor posible en el cielo e intentar asociarlo con alg¨²n objeto celeste que pueda dar pistas sobre el proceso que lo origin¨®.

As¨ª, en los ¨²ltimos a?os se ha podido determinar que los estallidos de rayos gamma largos (duran entre un par de segundos y cien segundos) est¨¢n 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 m¨¢s d¨¦biles que los largos, no encajan en ese modelo.

OBSERVACIONES

"Los estallidos de rayos gamma, en general, son notoriamente dif¨ªciles 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 fen¨®menos".

El pasado 9 de julio, George Ricker (Instituto de Tecnolog¨ªa de Massachusetts) y sus colegas, detectaron el estallido GRB 050709, que dur¨® 70 milisegundos. Poco despu¨¦s se capt¨® el resplandor en rayos X e incluso en rango visible, y se fij¨® su origen en el borde de una joven galaxia enana donde se est¨¢n formando estrellas.

Dos meses antes, el 9 de mayo, otro equipo hab¨ªa detectado otro estallido breve de rayos gamma, el GRB 05059B, de unos 40 milisegundos de duraci¨®n, localizado en una galaxia el¨ªptica.

TELESCOPIOS

En ambos casos los fogonazos fueron captados en el cielo por los telescopios de la NASA Hete II y Swift, dise?ados y puestos en ¨®rbita espec¨ªficamente para estudiar estos fen¨®menos. El del 9 de julio, fue captado por el Hete II y se puso en alerta a la red de observaci¨®n, detect¨¢ndose el resplandor con el telescopio espacial de rayos X Chandra. Tambi¨¦n se estudi¨® 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 ¨®ptico 33 horas despu¨¦s 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 japon¨¦s Subaru y el internacional Gemini (ambos en Hawai), el Chandra y el Swifts. "Gracias al Hubble pudimos ver el resplandor hasta 18 d¨ªas despu¨¦s del estallido", explica Derek Fox, del Instituto de Tecnolog¨ªa de California.

El fogonazo del 9 de mayo, fue registrado primero por el Swift y tambi¨¦n fue estudiado despu¨¦s con otros telescopios, como el VLT, del ESO, en Chile.

INTERPRETACI?N

Los cient¨ªficos que presentan sus an¨¢lisis sobre estos estallidos breves de rayos gamma coinciden en descartar las explosiones de supernova como origen de los mismos. Se inclinan por la explicaci¨®n de la colisi¨®n y fusi¨®n 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 kil¨®metros.

M¨¢s rotundas a la hora de proclamar conclusiones son algunas de las instituciones que anuncian estas investigaciones. La NASA, por ejemplo, afirma que los cient¨ªficos "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".

Tambi¨¦n la Universidad de Hawai da por sentado que la fuente de estos estallidos es la colisi¨®n de dos astros superdensos, y a?ade: "Probablemente los dos objetos han estado orbitando uno en torno al otro en c¨ªrculos cada vez m¨¢s peque?os, durante muchos millones de a?os antes de chocar finalmente. En ese momento, el intenso campo gravitatorio desgarra las estrellas de neutrones y todo entra en un agujero negro en cuesti¨®n de segundos, provocando el fogonazo c¨®smico".

Pero el grupo de Hjorth advierte: "Con una muestra de s¨®lo dos de estos fen¨®menos, no ser¨ªa prudente extraer conclusiones definitivas en este momento acerca de los progenitores de los estallidos breves de rayos gamma. Observaciones ¨®pticas futuras, incluso con telescopios peque?os, jugar¨¢n un papel importante para determinar finalmente el origen, aunque en ¨²ltima instancia, la detecci¨®n de ondas gravitacionales demostrar¨¢ si estos estallidos son producto de la colisi¨®n y fusi¨®n de estrellas compactas".

CONSECUENCIAS

Las ondas gravitacionales entran en la explicaci¨®n porque si la hip¨®tesis de la colisi¨®n de objetos supermasivos es correcta, se generar¨ªan en ella, seg¨²n predice la Teor¨ªa General de la Relatividad de Einstein, perturbaciones en el espacio-tiempo que podr¨ªan ser detectadas en observatorios especiales.

Muchas esperanzas est¨¢n puestas en el detector estadounidense Ligo, una instalaci¨®n muy avanzada basada en haces de l¨¢ser. Pero Ligo todav¨ªa est¨¢ en fase de puesta a punto y se tardar¨¢ algunos a?os en reducir suficientemente el ruido de fondo para percibir esas sutiles alteraciones del espacio-tiempo. Los cient¨ªficos esperan alg¨²n d¨ªa poder descifrar las ondas gravitacionales y tener informaci¨®n acerca de fen¨®menos c¨®smicos como las fusiones de cuerpos supermasivos, o del comportamiento de la materia en condiciones extremas.