A las 10:49 pm, hora de Australia Occidental, el 2 de febrero de este año, rayos gamma cósmicos golpean el satélite de la NASA, Rápido, orbitando la Tierra.

Segundos después de la detección, Se envió automáticamente una alerta al Telescopio Zadko de la Universidad de Washington. Se puso en acción robótica, tomando imágenes de la ubicación del cielo en la constelación de Ofiuco.

Lo que emergió de la negrura donde nada se vio antes, era un "transitorio óptico" que se aclaraba rápidamente, que es algo visible en el cielo durante un breve período de tiempo.

El evento, llamado GRB170202, fue un estallido de rayos gamma muy enérgico (GRB). Después de menos de un minuto, los rayos gamma apagados, y el GRB apareció como una baliza óptica que se iluminaba y luego se desvanecía.

El telescopio Zadko registró toda la evolución del estallido óptico. Durante su mayor arrebato, GRB170202 era equivalente en brillo a millones de estrellas brillando juntas desde la misma ubicación.

Aproximadamente 9 horas 42 minutos después del GRB, el Very Large Telescope en Chile adquirió el espectro de la luz del resplandor óptico.

Esto permitió medir la distancia a la explosión:unos 12 mil millones de años luz. El universo se ha expandido a cuatro veces el tamaño que tenía entonces, Hace 12 mil millones de años, el tiempo que tardó la luz en llegar a la Tierra.

GRB170202 estaba tan lejos, incluso su galaxia anfitriona no era visible, solo oscuridad. Debido a que el GRB fue transitorio, nunca ser visto otra vez, es como encender una luz en una habitación oscura (la galaxia anfitriona) y tratar de registrar los detalles de la habitación antes de que se apague la luz.

Misterio del estallido de rayos gamma

El destello de radiación gamma y el transitorio óptico posterior es la firma reveladora del nacimiento de un agujero negro a partir del colapso cataclísmico de una estrella.

Tales eventos son raros y requieren algunas circunstancias especiales, incluida una estrella muy masiva de hasta decenas de masas solares (la masa de nuestro sol) que gira rápidamente con un fuerte campo magnético.

Estos ingredientes son cruciales para lanzar dos chorros que atraviesan la estrella que colapsa y producen el estallido de rayos gamma (ver animación).

El análogo más cercano (y transitorio mejor entendido) a un GRB es una explosión de supernova de una estrella que colapsa. De hecho, algunos GRB relativamente cercanos revelan evidencia de una supernova energética vinculada al evento.

Las simulaciones muestran que la mayoría de las estrellas que colapsan no tienen suficiente energía para producir un chorro GRB, un supuesto escenario de "fallo de lanzamiento". Tanto la observación como la teoría muestran que los GRB son extremadamente raros en comparación con la aparición de supernovas.

Las estrellas que producen GRB nacen y mueren en unas decenas a cientos de miles de años, a diferencia de nuestro sol, que ha existido durante miles de millones de años.

Esto se debe a que las estrellas muy masivas agotan su combustible muy rápidamente, y sufrir un colapso gravitacional violento que conduce a un agujero negro, en la escala de tiempo de segundos.

Una plétora de agujeros negros rebeldes

Las tasas de formación de agujeros negros en todo el universo se pueden inferir a partir de la tasa de GRB. Según la tasa de GRB observada, Debe haber miles de nacimientos de agujeros negros cada día en todo el universo.

Entonces, ¿cuál es el destino de estos monstruos cósmicos? La mayoría estará al acecho en sus galaxias anfitrionas, ocasionalmente devorando estrellas y planetas.

Otros estarán en una danza de muerte gravitacional con otros agujeros negros hasta que se fusionen en un solo agujero negro con una explosión de ondas gravitacionales (GW), como el primer descubrimiento de tal evento por el Observatorio de Ondas Gravitacionales del Interferómetro Láser (LIGO).

Una nueva era

En la frontera de la comprensión de la formación de agujeros negros está la búsqueda de un tipo especial de GRB que marca la fusión (colisión) de dos estrellas de neutrones.

Los llamados "GRB cortos" son destellos de radiación gamma que duran menos de un segundo y podrían ser la "pistola humeante" para las fusiones de estrellas de neutrones.

En tono rimbombante, Las estrellas de neutrones fusionadas deberían ser detectadas por su radiación gravitacional por LIGO. Por eso, una detección coincidente en rayos gamma, Ondas ópticas y gravitacionales es una posibilidad real.

Este sería un descubrimiento monumental que permitiría una comprensión sin precedentes de la física de la formación de agujeros negros. La revolución es como escuchar la radio en un receptor de la década de 1920 y luego ver una película moderna con sonido envolvente de alta definición.

Futuros retos

Dada la tasa anterior de miles de agujeros negros creados por día, Parece que la detección coincidente de GRB y ondas gravitacionales es una obviedad.

Pero en realidad debemos tener en cuenta la sensibilidad limitada de todos los telescopios (y detectores). Esto reduce la tasa de observación potencial a algunas decenas por año. Esto es lo suficientemente alto como para inspirar una lucha global para buscar las primeras fuentes de ondas gravitacionales coincidentes con sus contrapartes electromagnéticas.

La tarea es extremadamente difícil porque los observatorios de ondas gravitacionales no pueden señalar muy bien la ubicación de la fuente. Para contrarrestar esto, una estrategia de búsqueda de ondas gravitacionales coincidentes y detecciones electromagnéticas en el tiempo puede ser la mejor opción.

La misión OzGrav del Centro de Excelencia ARC, recientemente financiada, es comprender la física extrema de los agujeros negros.

Uno de los objetivos es buscar ópticas, contrapartes de radio y alta energía coincidentes con ondas gravitacionales de la creación de agujeros negros. Australia está preparada para desempeñar un papel importante en esta nueva era de "astronomía de múltiples mensajeros".

Este artículo se publicó originalmente en The Conversation. Lea el artículo original.