Mexicanos estudian explosión de rayos gamma

Científicos del Instituto de Astronomía (IA) de la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM), en colaboración con otros expertos de distintas partes del mundo, monitorearon y estudiaron a lo largo de un año un fenómeno espacial con características que en pocas ocasiones se habían observado.

En entrevista con la Agencia Informativa Conacyt, el doctor Alan M. Watson Forster platicó los detalles y resultados que el grupo de mexicanos obtuvo y que podrían ayudar a astrónomos teóricos a entender los destellos de rayos gamma en el universo.

Explosiones de rayos gamma

El pasado 25 de junio de 2016 a las 22:40 del tiempo universal, el telescopio espacial de la Administración Nacional de Aeronáutica y del Espacio (NASA, por sus siglas en inglés) Fermi de rayos gamma detectó un destello de rayos gamma (DRG) denominado GRB 160625B ubicado a 33 mil millones de años luz de la Tierra.

Cuando se detecta este tipo de rayos gamma se piensa que se trata de una supernova en donde el núcleo colapsó y formó un agujero negro que rota rápidamente y genera dos chorros colimados que son expulsados hacia arriba y hacia abajo, de tal forma que si estos chorros apuntan hacia la Tierra, entonces es posible observar el destello de rayos gamma. Sin embargo, aún no se tiene mucha información o entendimiento de cómo se emite la luz en una explosión de rayos gamma.

Casi inmediato a esta detección, el telescopio espacial notificó a una red de telescopios robóticos terrestres que observan el cielo en longitudes de onda del óptico e infrarrojo para obtener registros desde la Tierra.

El telescopio MASTER en Tenerife, España, logró de forma casi instantánea observar en luz visible esta explosión y detectar la polarización de luz de dicho fenómeno. “Cuando se observa la luz —que son ondas electromagnéticas— con un ángulo de vibración aleatorio en diferentes direcciones, se dice que no es luz polarizada. La luz polarizada tiene una dirección preferencial vibrando más hacia una dirección en un ángulo específico”, explicó el investigador.

Conocer la polarización de la luz permite a los astrofísicos tener mediciones de los campos magnéticos involucrados en los eventos y así entender cuál es el fenómeno que produce los electrones acelerados en un campo magnético organizado y no aleatorio. De esta forma, se puede entender la naturaleza de la radiación y los procesos a través de los cuales se emiten los DRG.

Hay muy pocos destellos en los que se logra registrar la polarización y parte de la razón es que muchos de ellos no duran el tiempo necesario para detectarlos de esta forma. En esta ocasión, el DRG duró 300 segundos, que permitieron obtener observaciones en polarización. No se sabe por qué fue tal la duración del destello.

Trabajo nacional

Dentro de estos telescopios programados para seguir los DRG, se encuentra el mexicano ubicado en el Observatorio Astronómico Nacional de San Pedro Mártir llamado Harold Johnson. Este es una colaboración internacional que se realiza entre la UNAM, con las instalaciones; el Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (Conacyt), mediante parte del financiamiento para modernizar el telescopio; y NASA, pues la agencia colocó la cámara RATIR en el telescopio que observa en seis bandas del óptico con la tarea de detectar estas explosiones como primordial objetivo.

Al  momento en que se detectó este destello de rayos gamma, RATIR no pudo observar pues aún había luz de día en México. Sin embargo, durante las siguientes 50 noches se registraron datos que ayudaron a entender y determinar el mecanismo de emisión de dicha fuente energética.

Esto formó parte de una investigación liderada por la doctora Eleonora Troja, de la Universidad de Maryland, en la que hubo contribución mexicana con información RATIR y datos descifrados por cinco doctores del IA: Alan M. Watson Forster, William Henry Lee Alardín, José de Jesús González González, Michael Gerard Richer y Carlos Gerardo Román Zúñiga, de las unidades Ciudad Universitaria y Ensenada.

Los resultados obtenidos por los investigadores describen una caída de luz en diferentes bandas del óptico que se registraron durante los últimos días de observación, lo que arroja información sobre los jets que emiten los DRG.

En las observaciones de RATIR se detectó que la emisión en luz visible e infrarroja cambia sutilmente con el tiempo. Con esta información es posible entender cómo se enfrían las zonas de gas de las partes externas de la explosión generando emisiones de altas y bajas energías. “Esto nos restringe la geometría del chorro, qué tan grande es y qué tanta energía genera, datos importantes para interpretar las observaciones más tempranas”, agregó el doctor Watson.

Los chorros son objetos espaciales ultrarrelativistas en donde la materia expulsada viaja casi a la velocidad de la luz y son generados por la rotación y probablemente por campos magnéticos alrededor del agujero negro al que pertenecen. Son fenómenos muy comunes en el espacio y que también se observan de forma parecida en cuásares, estrellas jóvenes o en sitios donde hay objetos masivos girando en el centro y material rotando alrededor.

Aunque no se entiende por qué fueron 300 segundos los que se extendió este pulso explosivo, este tipo de investigaciones y resultados podrá ayudar a astrofísicos teóricos a predecir el origen, comportamiento y duración de los DRG.

Gracias al trabajo colaborativo de científicos de Estados Unidos, Rusia, Inglaterra, Italia, Australia, Sudáfrica, Israel, España y México, es que se ha determinado el origen de la radiación a través de un fenómeno llamado emisión sincrotrón y que explica la colimación de los jets energéticos durante las DRG.

Esta investigación generada por 31 científicos —de los cuales cinco son mexicanos—, ha sido recientemente publicada en la revista científica Nature, pues en su labor buscan colaborar en el desarrollo de la astrofísica.

”Nuestros resultados podrán ayudar a la nueva generación de investigadores al otorgarles datos de cómo funciona la emisión de luz para que ellos puedan entender esto a través de sus modelos, de esta forma cotejar con algún patrón para la próxima vez que suceda y poder observar la polarización”, concluyó el investigador.

Fuente: CONACYT.