Los puntos verdes muestran las ubicaciones de 186 explosiones de rayos gamma observadas por el Telescopio de Área Grande (LAT) en el satélite Fermi de la NASA durante su primera década. Algunas ráfagas notables están resaltadas y etiquetadas. Antecedentes:construido a partir de nueve años de datos LAT, este mapa muestra cómo aparece el cielo de rayos gamma a energías superiores a 10 mil millones de electronvoltios. El plano de nuestra galaxia, la Vía Láctea, corre a lo largo del medio de la trama. Los colores más brillantes indican fuentes de rayos gamma más brillantes. Crédito:Colaboración NASA / DOE / Fermi LAT
Por 10 años, El telescopio espacial de rayos gamma Fermi de la NASA ha escaneado el cielo en busca de explosiones de rayos gamma (GRB), las explosiones más luminosas del universo. Un nuevo catálogo de las explosiones de mayor energía proporciona a los científicos nuevos conocimientos sobre cómo funcionan.
"Cada ráfaga es de alguna manera única, "dijo Magnus Axelsson, astrofísico de la Universidad de Estocolmo en Suecia. "Es solo cuando podemos estudiar muestras grandes, como en este catálogo, que comencemos a comprender las características comunes de los PSG. Estos, a su vez, nos dan pistas sobre los mecanismos físicos en funcionamiento ".
El catálogo fue publicado en la edición del 13 de junio de El diario astrofísico y ahora está disponible en línea. Más de 120 autores contribuyeron al artículo, dirigido por Axelsson, Elisabetta Bissaldi del Instituto Nacional de Física Nuclear y Universidad Politécnica de Bari, Italia, y Nicola Omodei y Giacomo Vianello en la Universidad de Stanford en California.
Los GRB emiten rayos gamma, la forma de luz de mayor energía. La mayoría de los GRB ocurren cuando algunos tipos de estrellas masivas se quedan sin combustible y colapsan para crear nuevos agujeros negros. Otros ocurren cuando dos estrellas de neutrones, superdensos restos de explosiones estelares, unir. Ambos tipos de eventos cataclísmicos crean chorros de partículas que se mueven cerca de la velocidad de la luz. Los rayos gamma se producen en colisiones de material en rápido movimiento dentro de los chorros y cuando los chorros interactúan con el entorno alrededor de la estrella.
Los astrónomos pueden distinguir las dos clases de GRB por la duración de sus rayos gamma de menor energía. Las ráfagas cortas de las fusiones de estrellas de neutrones duran menos de 2 segundos, mientras que las ráfagas largas generalmente continúan durante un minuto o más. El nuevo catálogo, que incluye 17 ráfagas cortas y 169 largas, describe 186 eventos vistos por el Telescopio de Área Grande (LAT) de Fermi durante los últimos 10 años.
Fermi observa estas poderosas ráfagas usando dos instrumentos. El LAT ve aproximadamente una quinta parte del cielo en cualquier momento y registra rayos gamma con energías superiores a 30 millones de electronvoltios (MeV), millones de veces la energía de la luz visible. El monitor de ráfagas de rayos gamma (GBM) ve todo el cielo que no está bloqueado por la Tierra y detecta emisiones de menor energía. Todo dicho, el GBM ha detectado más de 2, 300 GRB hasta ahora.
A continuación se muestra una muestra de cinco eventos intrigantes y que establecen récords del catálogo LAT que han ayudado a los científicos a aprender más sobre los GRB.
1. GRB 081102B
La ráfaga corta 081102B, que ocurrió en la constelación de Boötes el 2 de noviembre, 2008, es el GRB más breve detectado por LAT, durando solo una décima de segundo. Aunque este estallido apareció en el primer año de observaciones de Fermi, no se incluyó en una versión anterior de la colección publicada en 2013.
"El primer catálogo LAT solo identificó 35 GRB, ", Dijo Bissaldi." Gracias a las técnicas mejoradas de análisis de datos, pudimos confirmar algunas de las observaciones marginales en esa muestra, así como identificar cinco veces más ráfagas para el nuevo catálogo ".
2. GRB 160623A
Ráfaga de larga duración 160623A, visto el 23 de junio, 2016, en la constelación de Cygnus, siguió brillando durante casi 10 horas a energías LAT, la explosión más larga del catálogo. Pero a las energías más bajas registradas por el instrumento GBM de Fermi, se detectó durante solo 107 segundos. Esta marcada diferencia entre los instrumentos confirma una tendencia insinuada en el primer catálogo LAT. Tanto para ráfagas largas como cortas, la emisión de rayos gamma de alta energía dura más que la emisión de baja energía y ocurre más tarde.
3. GRB 130427A
El rayo gamma individual de mayor energía detectado por el LAT de Fermi alcanzó los 94 mil millones de electronvoltios (GeV) y viajó 3.8 mil millones de años luz desde la constelación de Leo. Fue emitido por 130427A, que también tiene el récord de la mayor cantidad de rayos gamma (17) con energías superiores a 10 GeV.
Un modelo popular propuso que las partículas cargadas en el chorro, moviéndose casi a la velocidad de la luz, encuentra una onda de choque y cambia repentinamente de dirección, emitiendo rayos gamma como resultado. Pero este modelo no puede dar cuenta de la luz récord de esta ráfaga, obligando a los científicos a repensar sus teorías.
Los hallazgos originales sobre 130427A muestran que el instrumento LAT rastreó su emisión durante el doble de tiempo que se indica en el catálogo. Debido al gran tamaño de la muestra, el equipo adoptó el mismo análisis estandarizado para todos los PSG, resultando en números ligeramente diferentes a los reportados en el estudio anterior.
4. GRB 080916C
El GRB más lejano conocido ocurrió a 12,2 mil millones de años luz de distancia en la constelación de Carina. Llamado 080916C, los investigadores calculan que la explosión contenía el poder de 9, 000 supernovas.
Los telescopios pueden observar GRB a estas grandes distancias porque son muy brillantes, pero es difícil precisar su distancia exacta. Solo se conocen las distancias para 34 de los 186 eventos del nuevo catálogo.
5. GRB 090510
La distancia conocida hasta 090510 ayudó a probar la teoría de Einstein de que la estructura del espacio-tiempo es suave y continua. Fermi detectó un rayo gamma de alta y baja energía casi en el mismo instante. Habiendo viajado la misma distancia en la misma cantidad de tiempo, demostraron que toda la luz, no importa su energía, se mueve a la misma velocidad a través del vacío del espacio.
"La emisión total de rayos gamma de 090510 duró menos de 3 minutos, Sin embargo, nos permitió investigar esta cuestión fundamental sobre la física de nuestro cosmos, ", Dijo Omodei." Los GRB son realmente uno de los eventos astronómicos más espectaculares que presenciamos ".
¿Qué falta?
GRB 170817A marcó la primera vez que la luz y las ondas en el espacio-tiempo, llamadas ondas gravitacionales, fueron detectados a partir de la fusión de dos estrellas de neutrones. El evento fue capturado por el Observatorio de Ondas Gravitacionales del Interferómetro Láser (LIGO), el interferómetro Virgo y el instrumento GBM de Fermi, pero el LAT no lo observó porque el instrumento se apagó cuando la nave espacial atravesó una región de la órbita de Fermi donde la actividad de las partículas es alta.
"Ahora que LIGO y Virgo han comenzado otro período de observación, la comunidad de astrofísica estará atenta a más eventos conjuntos de GRB y ondas gravitacionales ", dijo Judy Racusin, un coautor y científico adjunto del proyecto Fermi en el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland. "Este catálogo fue un esfuerzo de equipo monumental, y el resultado nos ayuda a conocer la población de estos eventos y nos prepara para profundizar en futuros descubrimientos innovadores ".
El Telescopio Espacial de Rayos Gamma Fermi es una asociación de astrofísica y física de partículas administrada por el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt. Maryland. Fermi se desarrolló 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.
