12 de junio de 2007

Materia eyectada casi a la velocidad de la luz en un estallido de rayos gamma

Imagen: ESO

Un grupo internacional de astrónomos ha usado un telescopio robótico del Observatorio de La Silla de la organización ESO, en Chile, y ha logrado medir, por primera vez, la velocidad a que es eyectada la materia en las explosiones denominadas estallidos de rayos gamma (GRB). El material viaja a una velocidad extraordinaria de más del 99.999% de la velocidad de la luz, la velocidad límite máxima en el Universo.

"Con el avance de los telescopios terrestres de respuesta rápida, como el telescopio REM de 0,6 metros de ESO en La Silla, ahora es posible estudiar en gran detalle los primeros momentos después de estas catástrofes cósmicas," explicó Emilio Molinari, líder del equipo que realizó el descubrimiento.

Los estallidos de rayos gamma (GRBs) son poderosas explosiones en galaxias distantes que frecuentemente indican la muerte de estrellas. Son tan brillantes que por un breve momento prácticamente igualan la luminosidad de todo el Universo. Sin embargo, su duración es muy breve, desde menos de un segundo hasta unos pocos minutos.

Hace mucho tiempo que los astrónomos saben que para emitir una potencia tan increíble en tan poco tiempo, el material en explosión debe moverse a una velocidad comparable a la de la luz, es decir, 300.000 Km por segundo. Gracias al estudio de la evolución temporal de la luminosidad del estallido, por primera vez fue posible medir esta velocidad con precisión.

Los estallidos de rayos gamma, invisibles al ojo humano, son detectados mediante satélites artificiales. La colisión de los chorros expulsados por los estallidos de rayos gamma con el gas circundante genera un post-resplandor visible en el rango óptico y al infrarrojo cercano, el que perdura durante varias semanas. En la Tierra existe una red de telescopios robóticos, listos para captar esta fugaz emisión (ver noticia 28 de Marzo, 2007).

El 18 de abril y el 7 de junio de 2006, el satélite Swift NASA/PPARC/ASI detectó dos brillantes estallidos de rayos gamma. En pocos segundos se transmitió su posición a la Tierra y el telescopio REM comenzó automáticamente a observar las zonas de la explosiones, detectando post-resplandores en el infrarrojo cercano y monitoreando la evolución de su luminosidad en función del tiempo (curva de luz). El tamaño pequeño del telescopio es compensado por su velocidad de respuesta, lo cual permitió a los astrónomos comenzar sus observaciones muy rápidamente después de la detección de las explosiones de rayos gamma (39 y 41 segundos después de la alerta, respectivamente), y monitorear las primeras etapas de su curva de luz.

Los dos estallidos se localizaron a 9.300 y 11.500 millones de años luz de distancia, respectivamente.

Para ambos eventos, la curva de luz del post-resplandor inicialmente se elevó, llegando a su punto máximo, y luego comenzó a declinar, lo cual es típico en una explosión de rayos gamma. Sin embargo, este punto máximo rara vez se detecta, y fue precisamente lo que permitió una medición directa de la velocidad de expansión de la explosión del material.

Para ambos estallidos, la velocidad resulta muy cercana a la velocidad de la luz, precisamente 99,9997% de este valor. Los científicos utilizan un número especial, conocido como el factor Lorentz, para expresar estas altas velocidades. Los objetos que se desplazan a una velocidad mucho menor a la de la luz tienen un factor Lorentz de cerca de 1, mientras que para los dos explosiones de rayos gamma detectadas este factor fue alrededor de 400.

"Esto quiere decir que la materia se está desplazando a una velocidad que difiere de la velocidad de la luz en tres partes de un millón", dijo Stefano Covino, coautor del estudio. "Si bien partículas individuales en el Universo se pueden acelerar hasta velocidades aún mayores, es decir factores Lorentz mucho más altos, es necesario comprender que en estas observaciones la materia que alcanzó esta increíble velocidad equivale a 200 veces la masa de la Tierra".

"Por cierto que uno no quisiera estar en su camino," agregó Susanna Vergani, otra integrante del equipo.

La medición del factor Lorentz es un paso importante en la comprensión de las explosiones de rayos gamma. De hecho, es uno de los parámetros fundamentales de la teoría que intenta explicar estas gigantescas explosiones, y hasta ahora no se había determinado en forma satisfactoria. "La siguiente pregunta será qué tipo de 'motor' es capaz acelerar la materia hasta velocidades tan inmensas," concluyó Covino.

El equipo de REM está formado por los siguientes científicos: G. Chincarini, E. Molinari, F.M. Zerbi, L.A. Antonelli, S. Covino, P. Conconi, L. Nicastro, E. Palazzi, M. Stefanon, V. Testa, G. Tosti, F. Vitali, A. Monfardini, F. D'Alessio, P. D'Avanzo, G. Malaspina, S. Piranomonte, S.D. Vergani, P.A. Ward, S. Campana, P. Goldoni, D. Guetta, D. Malesani, N. Masetti, E.J.A. Meurs, L. Norci, E. Pian, L. Stella, G. Tagliaferri, G. Ihle, L. Gonzalez, A. Pizarro, P. Sinclair, y J. Valenzuela.

(saa)

Más información en:
http://www.eso.org/