En octubre de 2022, los astrónomos quedaron atónitos ante lo que rápidamente se denominó BOAT: el estallido de rayos gamma (GRB) más brillante jamás registrado. Ahora, un equipo científico internacional informa que los datos del Telescopio Espacial Fermi de Rayos Gamma de la NASA revelan una característica que nunca antes se había visto.
“Unos pocos minutos después de que el barco explotara, el monitor de rayos gamma de Fermi registró un pico de energía inusual que llamó nuestra atención”, dijo la investigadora principal Maria Edwijs Ravasio de la Universidad Radboud en Nijmegen, Países Bajos, y asociada con el Observatorio de Brera, parte del INAF.
(Instituto Nacional Italiano de Astrofísica) en Merato, Italia. “Cuando vi esa señal por primera vez, se me puso la piel de gallina. Desde entonces, nuestro análisis muestra que es la primera línea de emisión de alta confianza vista en 50 años de estudios GRB”.
Un artículo sobre el descubrimiento aparece en la edición del 26 de julio de la revista. ciencia
Cuando la materia interactúa con la luz, la energía puede absorberse y reemitirse de formas características. Estas interacciones pueden iluminar o atenuar ciertos colores (o energías), creando características clave visibles cuando la luz se extiende como un arco iris en el espectro. Estas propiedades pueden revelar una gran cantidad de información, como los componentes químicos implicados en la interacción. A altas energías, las propiedades espectroscópicas pueden revelar procesos específicos de partículas, como la aniquilación de materia y antimateria para producir rayos gamma.
“Si bien algunos estudios previos han reportado posibles evidencias de características de absorción y emisión en otros GRB, un escrutinio posterior ha revelado que todas ellas pueden ser sólo fluctuaciones estadísticas. Lo que vemos en BOOT es diferente”, dijo el coautor INAF-Brera. Salafía. Observatorio en Milán, Italia. “Determinamos que la probabilidad de que esta característica sea sólo una fluctuación sonora es menos de una posibilidad entre 500 millones”.
Los GRB son las explosiones más poderosas del universo y emiten grandes cantidades de rayos gamma, la forma de luz de mayor energía. El tipo más común ocurre cuando el centro de una estrella masiva agota su combustible, colapsa y forma un agujero negro que gira rápidamente. La materia que cae en un agujero negro dirige inversamente el chorro de partículas que atraviesa las capas exteriores de la estrella casi a la velocidad de la luz. Detectamos GRB cuando uno de estos chorros apunta casi directamente a la Tierra.
BOAT, oficialmente conocido como GRB 221009A, explotó el 9 de octubre de 2022 e inmediatamente saturó la mayoría de los detectores de rayos gamma en órbita, incluido Fermi. Esto les impidió medir la parte más intensa de la explosión. Las observaciones reconstruidas, combinadas con el razonamiento estadístico, sugieren que BOAT, si forma parte de la misma población que los GRB detectados anteriormente, probablemente será la explosión más brillante vista en el cielo de la Tierra en 10.000 años.
La supuesta línea de emisión aparece aproximadamente 5 minutos después de que se detecta la explosión y se ha desvanecido lo suficiente como para poner fin al efecto de saturación de Fermi. La línea continuó durante al menos 40 segundos y la emisión alcanzó una energía máxima de aproximadamente 12 MeV (millones de electronvoltios). En comparación, la luz visible tiene una energía de 2 a 3 electronvoltios.
Entonces, ¿qué produjo estas características espectrales? El equipo cree que la fuente más probable es la aniquilación de los electrones y su contraparte de antimateria, el positrón.
“Cuando un electrón y un positrón chocan, se aniquilan, produciendo un par de rayos gamma con una energía de 0,511 MeV”, dijo el coautor Gor Oganesian del Instituto de Ciencias Gran Sasso y el Laboratorio Nacional Gran Sasso en L’Aquila, Italia. . “Como estamos mirando el chorro, donde el objeto se mueve a la velocidad de la luz, esta emisión es muy azulada y empujada a energías mucho más altas”.
Si esta interpretación es correcta, para producir una línea de emisión que alcance un máximo de 12 MeV, las partículas aniquiladoras tendrían que moverse hacia nosotros a aproximadamente el 99,9% de la velocidad de la luz.
“Después de décadas de estudiar estas increíbles explosiones cósmicas, todavía no entendemos los detalles de cómo funcionan estos chorros”, señaló Elizabeth Hayes, científica del proyecto Fermi en el Centro de Vuelos Espaciales Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland. “Encontrar pistas como estas extraordinarias líneas de emisión ayudará a los científicos a profundizar en este entorno extremo”.
El Telescopio Espacial de Rayos Gamma Fermi es una asociación de astrofísica y física de partículas gestionada por Goddard. Fermi fue desarrollado en colaboración con el Departamento de Energía de EE. UU., con importantes contribuciones de instituciones académicas y socios en Francia, Alemania, Italia, Japón, Suecia y Estados Unidos.