Una explosión cósmica inusual ha puesto palos astronómicos en la rueda y ha llevado a los científicos a replantearse lo que saben sobre los estallidos de rayos gamma (GRB, por sus siglas en inglés) de corta y larga duración.
Los científicos deberán reconsiderar creencias arraigadas sobre los GRB tras el reciente descubrimiento realizado por un equipo internacional de astrónomos. Tras un inusual GRB, su investigación obtuvo pruebas de un fenómeno previamente desapercibido de fusión híbrida de estrellas de neutrones. Los hallazgos de los astrónomos han sido publicados en la revista «Nature».
Los GRB son la radiación de alta energía procedente de inmensas explosiones cósmicas de rayos gamma y actúan como una firma para diferentes tipos de estrellas moribundas. Durante decenios, los astrónomos habían creído que comprendían bien la naturaleza básica de los GRB: estallidos de larga duración (más de dos segundos) que se producen cuando una estrella masiva llega al final de su vida y su núcleo colapsa para formar un agujero negro, lo cual produce la gigante explosión de una supernova. Por otra parte, los estallidos de corta duración (menos de dos segundos) ocurren cuando colisionan dos objetos hiperdensos, como dos estrellas de neutrones, y emiten una inmensa energía en una explosión conocida como kilonova.«Las astrónomos llevan mucho tiempo pensando que hay dos categorías de estallidos de rayos gamma: los estallidos de larga duración procedentes de estrellas implosionando y los estallidos de corta duración de objetos estelares compactos que se fusionan», comenta el astrofísico y coautor del estudio, el doctor Chris Fryer del Laboratorio Nacional de Los Álamos (LANL, por sus siglas en inglés), en Estados Unidos, en un artículo publicado en «EurekAlert!». «Pero en un fenómeno observado recientemente, hemos descubierto una kilonova junto con un estallido de rayos gamma de larga duración, lo que ha puesto en tela de juicio esa sencilla visión». La investigación que condujo a la identificación del primer GRB de larga duración provocado por una fusión de estrellas de neutrones contó con el apoyo de los proyectos BHianca y AHEAD2020, financiados con fondos europeos.
El 11 de diciembre de 2021, una serie de observatorios y satélites detectaron un GRB con un brillo prácticamente sin precedentes en los alrededores de una galaxia situada a unos mil millones de años luz de distancia. El estallido, denominado GRB 211211A, duró 50 segundos, pero las características de su emisión no se ajustaron al perfil de los estallidos de larga duración. Las observaciones de seguimiento permitieron identificar una kilonova, hasta el momento asociada con los estallidos de baja duración que se producen cuando se fusionan objetos estelares compactos.
«Nuestro equipo de modelización en Los Álamos comparó la observación con una serie de simulaciones de supernova y kilonova, y fue capaz de establecer de forma convincente la concordancia de la señal con un modelo de supernova, mientras que diversos modelos de kilonova concordaron bien con los puntos de datos infrarrojos y ópticos», explica en el artículo el coautor, el doctor Ryan Wollaeger, también del LANL. «Sin embargo, todavía debemos realizar más modelizaciones teóricas para comprender en detalle este caso transitorio».
Este GRB inusual es la primera prueba que han descubierto los astrónomos de un fenómeno híbrido que desafía el concepto que tenían de los GRB. La coautora y miembro del equipo del LANL, la doctora Eve Chase, concluye diciendo: «Ya no podemos dar por sentado que todos los estallidos de corta duración proceden de fusiones de estrellas de neutrones, mientras que los de larga duración son el resultado de supernovas. Ahora sabemos que los estallidos de rayos gamma son mucho más complejos de clasificar. Esta detección lleva a los límites nuestra comprensión de los estallidos de rayos gamma».
BHianca (Black Hole Interactions and Neutron star Collisions Across the universe) finaliza en 2026. AHEAD2020 (Integrated Activities for the High Energy Astrophysics Domain) concluye en 2024. La Universidad de Roma Tor Vergata se encargó de la coordinación de ambos proyectos.
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