Un estudio que se publica en Naturaleza Revista con observaciones del telescopio robótico MASTER-IAC del Observatorio del Teide ayudará a aclarar algunas incógnitas en la fase inicial y la evolución de los enormes chorros de materia y energía que se forman como consecuencia de estas explosiones. que son los más poderosos del universo.

Los estallidos de rayos gamma se encuentran entre los eventos más enérgicos y explosivos del universo. Son tan fugaces que duran desde unos pocos milisegundos hasta aproximadamente un minuto que para observarlos con precisión ha sido, hasta ahora, una tarea difícil. Utilizando varios telescopios terrestres y satelitales, entre ellos el telescopio robótico MASTER-IAC, de la Universidad Estatal de Moscú, situado en el Observatorio del Teide (Tenerife) un equipo internacional liderado por la Universidad de Maryland (EE.UU.) y en el que han participado investigadores del Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC), ha observado una de estas explosiones con un detalle sin precedentes. El evento, llamado GRB160625B, reveló detalles clave sobre la fase inicial de la explosión de rayos gamma y la evolución de los enormes chorros de materia y energía que se forman como resultado de ella.

"Los estallidos de rayos gamma son eventos catastróficos, relacionado con la explosión de estrellas masivas, unas 50 veces más grande que nuestro sol ", explica Eleonora Troja, investigador de la UMD y primer autor del artículo. "Si clasificamos todas las explosiones del universo por su energía, Los estallidos de rayos gamma serían un poco menos que el Big Bang. En cuestión de segundos, el proceso puede emitir tanta energía como el sol durante toda su vida. Por eso nos interesa mucho saber cómo ocurren estos fenómenos.

Las observaciones revelaron algunos de los detalles desconocidos sobre el proceso en el que se desarrolla una explosión de rayos gamma mientras una estrella moribunda colapsa y se convierte en un agujero negro. En primer lugar, los datos sugieren que el agujero negro produce un fuerte campo magnético, que al principio controla los chorros en los que se emite energía. Luego, cuando el campo magnético decae, la materia toma el control y comienza a dominar los chorros. La mayoría de los especialistas en estallidos de rayos gamma pensaban que los chorros estaban dominados por la materia o por el campo magnético, pero no por ambos. Ahora, los resultados de esta investigación, para ser publicado mañana en Naturaleza La revista sugiere que ambos factores juegan un papel fundamental.

Formación de agujeros negros

"Unos segundos después de la detección de un estallido de rayos gamma por el satélite Fermi de la NASA, el telescopio robótico MASTER-IAC comenzó a observar este fenómeno altamente energético en longitudes de onda visibles, que duró solo unos segundos. Esto nos permitió medir la polarización de la radiación emitida y de esta manera conocer la naturaleza de los procesos físicos involucrados ”explica Rafael Rebolo. director del IAC y uno de los autores del artículo. "En el futuro", añade "con los telescopios del CTA (Cherenkov Telescope Array) que se instalarán en La Palma, será posible observar este tipo de fenómenos, relacionado con la formación de agujeros negros, en detalle a una energía mucho mayor ".

Los datos sugieren que la radiación de sincrotrón, producida cuando los electrones se aceleran a lo largo de una trayectoria curva o en espiral, activa la fase inicial extremadamente brillante del estallido conocida como fase "rápida". Durante mucho tiempo se consideraron posibles otros dos candidatos:la radiación de cuerpo negro emitida por un objeto a alta temperatura, o radiación Compton inversa, que se produce cuando una partícula acelerada transfiere energía a un fotón.

"La radiación de sincrotrón es el único mecanismo que puede crear el grado de polarización y el espectro que observamos al comienzo de la explosión", señala Eleonora Troja. "Nuestro estudio proporciona pruebas convincentes de que la emisión repentina de rayos gamma es impulsada por la radiación de sincrotrón. Este es un logro importante porque, a pesar de décadas de investigación, el mecanismo físico que impulsa los estallidos de rayos gamma no ha sido identificado con precisión".

Fermi, El telescopio espacial de rayos gamma de la NASA fue el primero en detectar la emisión de rayos gamma de GRB160625B. Poco después MASTER-IAC, uno de la red de telescopios robóticos MASTER cuyo investigador principal es Vladimir Lipunov, de la Universidad Estatal de Moscú (Rusia) siguió con observaciones en el visible mientras la fase de alerta aún estaba activa. MASTER-IAC tomó datos sobre la cantidad de luz visible polarizada en comparación con la luz total producida durante el estallido rápido. Dado que la radiación de sincrotrón es uno de los fenómenos que pueden producir luz polarizada, los datos han proporcionado un vínculo crucial entre la radiación de sincrotrón y la fase inicial de la explosión de rayos gamma.

Un campo magnético también puede influir en la fracción de luz polarizada emitida a medida que avanza el tiempo, y el estallido evoluciona. Como pudieron analizar los datos de polarización durante casi la ráfaga completa, pudieron distinguir la presencia de un campo magnético y observaron cómo variaba mientras GRB160625B continuaba arrojando chorros de materia.