Impresión de un flujo de salida de GRB que muestra la fase de aviso (destello de rayos gamma), choque inverso y choque delantero. Crédito:Nuria Jordana-Mitjans
Un equipo internacional de científicos, dirigido por astrofísicos de la Universidad de Bath en el Reino Unido, ha medido el campo magnético en una explosión de rayos gamma lejana, confirmando por primera vez una predicción teórica de décadas de duración:que el campo magnético en estas ondas expansivas se revuelve después de que el material expulsado choca contra, y conmociones, el medio circundante.
Los agujeros negros se forman cuando las estrellas masivas (al menos 40 veces más grandes que nuestro Sol) mueren en una explosión catastrófica que impulsa una onda expansiva. Estos eventos extremadamente energéticos expulsan material a velocidades cercanas a la velocidad de la luz, y poder brillante, destellos de rayos gamma de corta duración que pueden ser detectados por satélites que orbitan la Tierra; de ahí su nombre, Ráfagas de rayos gamma (GRB).
Los campos magnéticos pueden pasar a través del material expulsado y, a medida que se forma el agujero negro giratorio, estos campos magnéticos se retuercen en formas de sacacorchos que se cree que enfocan y aceleran el material expulsado.
Los campos magnéticos no se pueden ver directamente. pero su firma está codificada en la luz producida por partículas cargadas (electrones) que zumban alrededor de las líneas del campo magnético. Los telescopios terrestres capturan esta luz, que ha viajado durante millones de años a través del Universo.
Jefa de Astrofísica de Bath y profesora experta en rayos gamma, Carole Mundell, dijo:"Medimos una propiedad especial de la luz, la polarización, para probar directamente las propiedades físicas del campo magnético que impulsa la explosión. Este es un gran resultado y resuelve un enigma de larga data de estas explosiones cósmicas extremas:un enigma I ' he estado estudiando durante mucho tiempo ".
Capturando la luz temprano
El desafío es capturar la luz lo antes posible después de una ráfaga y decodificar la física de la explosión, la predicción es que cualquier campo magnético primordial será finalmente destruido cuando el frente de choque en expansión colisione con los escombros estelares circundantes.
Este modelo predice luz con altos niveles de polarización (> 10%) poco después del estallido, cuando el campo primordial a gran escala aún está intacto e impulsa el flujo de salida. Más tarde, la luz debe estar en su mayor parte sin polarizar ya que el campo se revuelve en la colisión.
El equipo de Mundell fue el primero en descubrir luz altamente polarizada minutos después del estallido que confirmó la presencia de campos primordiales con estructura a gran escala. Pero el panorama de la expansión de los shocks hacia adelante ha resultado más controvertido.
Los equipos que observaron GRB en un tiempo más lento (horas a un día después de una explosión) encontraron baja polarización y concluyeron que los campos habían sido destruidos hace mucho tiempo. pero no supo decir cuándo ni cómo. A diferencia de, un equipo de astrónomos japoneses anunció una intrigante detección de luz polarizada al 10% en un GRB, que interpretaron como un choque hacia adelante polarizado con campos magnéticos ordenados de larga duración.
Autor principal del nuevo estudio, Baño Ph.D. estudiante Nuria Jordana-Mitjans, dijo:"Estas raras observaciones fueron difíciles de comparar, ya que probaron escalas de tiempo y física muy diferentes. No había forma de reconciliarlos en el modelo estándar ".
El misterio permaneció sin resolver durante más de una década, hasta el análisis del equipo de Bath de GRB 141220A.
En el nuevo periódico, publicado hoy en el Avisos mensuales de la Royal Astronomical Society , El equipo del profesor Mundell informa sobre el descubrimiento de una polarización muy baja en la luz de choque frontal detectada solo 90 segundos después de la explosión de GRB 141220A. Las observaciones ultrarrápidas fueron posibles gracias al software inteligente del equipo en el Telescopio Liverpool robótico totalmente autónomo y el novedoso polarímetro RINGO3, el instrumento que registró el color de GRB, brillo, polarización y tasa de desvanecimiento. Juntando estos datos, el equipo pudo demostrar que:
La Sra. Jordana-Mitjans dijo:"Este nuevo estudio se basa en nuestra investigación que ha demostrado que los GRB más poderosos pueden ser alimentados por campos magnéticos ordenados a gran escala, pero sólo los telescopios más rápidos podrán vislumbrar su característica señal de polarización antes de que se pierdan por la explosión ".
El profesor Mundell agregó:"Ahora necesitamos empujar las fronteras de la tecnología para sondear los primeros momentos de estas explosiones, capturar números estadísticamente significativos de ráfagas para estudios de polarización y situar nuestra investigación en el contexto más amplio del seguimiento de múltiples mensajeros en tiempo real del Universo extremo ".
