Los estallidos de rayos gamma (GRBs), en la imagen, son potentes explosiones de rayos gamma que duran segundos o minutos, y que se producen en galaxias lejanas
Los estallidos de rayos gamma (GRBs), en la imagen, son potentes explosiones de rayos gamma que duran segundos o minutos, y que se producen en galaxias lejanas - ESO/A. Roquette

Desvelan el origen de la explosión más potente del Universo

Investigadores del japonés RIKEN han averiguado que los estallidos largos de rayos gamma (GRBs largos) proceden de chorros de radiación y partículas acelerados hasta casi la velocidad de la luz

MADRIDActualizado:

El espacio que podemos ver sobre nuestras cabezas, poblado por un número inimaginable de galaxias y estrellas, parece un lugar tranquilo. Pero está sacudido por fenómenos espectaculares que liberan increíbles cantidades de energía. Por ejemplo, una explosión de supernova puede ser 30 veces más brillante que una galaxia entera durante varios días. Los estallidos largos de rayos gamma (o, en inglés, «long Gamma Ray Bursts» o «long» GRBs), los fenómenos electromagnéticos más potentes que hemos observado, liberan en un segundo toda la energía que el Sol producirá en sus 9.000 millones de años de vida. Por tanto, no sorprende que si uno de estos eventos se produjera en la Vía Láctea, y estuviera orientado hacia la Tierra, acabase con todo atisbo de vida.

Estos estallidos fueron descubiertos en 1967, pero su origen es un misterio. ¿Qué puede liberar tales cantidades de energía en tan poco tiempo? ¿Qué podemos aprender sobre la materia al averiguarlo? La explicación más plausible es que proceden de la implosión de grandes estrellas, cuando generan lo que se conoce como supernovas super luminosas. Es difícil saber cómo ocurre esto, porque estos eventos son raros y apenas hay unos pocos por cada galaxia cada millón de años. Sea como sea, este miércoles, un estudio publicado en Nature Communications, y elaborado por investigadores del RIKEN (Japón), ha concluido que estos estallidos largos se originan en chorros o jets relativistas, es decir, en torrentes de partículas aceleradas hasta casi alcanzar la velocidad de la luz, generados con la muerte de estrellas masivas.

«Aunque hemos dilucidado el origen de los fotones –de estos estallidos– aún hay preguntas sin resolver en relación a cómo se originan estos chorros relativistas en estrellas en colapso», ha dicho en un comunicado Hirotaka Ito, primer autor del estudio. Sin embargo, ha proseguido: «Nuestros cálculos deberían proporcionar una valiosa forma de explorar el mecanismo fundamental detrás de estos eventos tan extremadamente poderosos».

Los investigadores llevan décadas queriendo averiguar cómo se forman estos estallidos. Qué hay ahí fuera que sea capaz de acelerar las partículas hasta esos niveles, para que atraviesen el espacio entre galaxias como si nada. En este caso, han sido los datos y un trío de supercomputadores los que han podido dar con una respuesta.

Un faro en las profundidades del Universo

El equipo de Ito se centró en comprobar el funcionamiento del modelo de la «emisión fotosférica», uno de los que más papeletas tenía para explicar los mecanismos de generación de los GRBs. Según este modelo, a medida que un chorro estelar se expande, y va perdiendo densidad, va siendo más fácil para los fotones escapar hacia el espacio.

Todo se basa en la « relación Yonetoku», una asociación que existe entre el espectro y la luminosidad de los GRBs. Esta no solo permite explicar el mecanismo de emisión de fotones de forma precisa, sino que, además, permite que estos fenómenos sean « candelas estándar», objetos astrofísicos, como las estrellas variables cefeidas o las supernovas de tipo Ia, cuya luz y propiedades son tan estables que nos permiten saber a qué distancia están y, por ello, calcular distancias en el espacio.

Por tanto, y si este modelo fuera correcto, los GRBs serían un nuevo faro para sondear las profundidades del Universo. Tanto como para aprender más sobre su evolución y sobre los permanentes misterios de la energía y la materia oscuras.

Para comprobar la validez del modelo y de la relación de Yonetoku, los investigadores recurrieron a sofisticadas simulaciones hidrodinámicas en tres dimensiones. Así, trazaron cálculos de transferencia de energía y estimaron la liberación de radiación desde la fotosfera de los chorros o jets relativistas, procedentes del estallido de la envuelta de estrellas masivas en pleno colapso.

Finalmente, este modelo permitió describir lo observado. Mostró también que la relación de Yonetoku, esa correspondencia entre espectro y luminosidad de la luz, puede ser entendida como un efecto natural de los eventos que ocurren dentro del jet. Por tanto, para Hirotaka Ito, todo esto «sugiere fuertemente que la emisión fotosférica es el mecanismo de emisión de los GRBs». Gracias a esto, estas potentes explosiones podrían ser ahora otra de las herramientas de los astrónomos para adentrarse en la oscuridad de lo desconocido.