Telescopios de Canarias detectan la luz más potente en el Universo

La Colaboración MAGIC, que opera dos telescopios Cherenkov de 17 metros de diámetro ubicados en el Observatorio del Roque de los Muchachos (Garafía, La Palma), ha logrado detectar la más potente de estas explosiones. Denominada GRB 190114C , ocurrió en una galaxia situada a unos 4.500 millones de años luz en la constelación de Fornax. Sus fotones son un billón de veces más energéticos que los de la luz visible .

La detección, anunciada en la revista «Nature» en dos artículos independientes en los que han participado más de 300 científicos, culmina décadas de búsqueda, ya que los estudios teóricos ya predecían que las GRB, descubiertas hace más de cincuenta años, eran productoras de fotones en el rango de los teraelectronvoltios (TeV). En efecto, el descubrimiento muestra que las explosiones de rayos gamma son aún más poderosas de lo que se pensaba.

Las explosiones en sí mismas duran unos pocos segundos, pero tienen un resplandor que puede observarse por algunos telescopios durante varios minutos y con radiotelescopios durante meses e incluso años. El 14 de enero de 2019, los satélites espaciales Swift y Fermi descubrieron independientemente el estallido GRB 190114C. En 22 segundos sus coordenadas en el cielo se distribuyeron a través de una alerta electrónica a astrónomos de todo el mundo, incluida la colaboración MAGIC (Major Atmospheric Gamma Imaging Cherenkov).

«Los MAGIC comenzaron a observar la explosión solo 50 segundos después de su aparición en el cielo», asegura Razmik Mirzoyan, portavoz de la colaboración. En los primeros segundos después de que comenzara la observación, los telescopios detectaron partículas de luz (o fotones) que registraron entre 0,2 y 1 voltios de teraelectrones (TeV). Eso es el equivalente a la cantidad de energía liberada por las colisiones de protones en el Gran Colisionador de Hadrones (LHC), el acelerador de partículas más poderoso de la Tierra. La radiación fue un billón de veces más energética que la luz visible, lo que hace de GRB 190114C la fuente más brillante conocida de fotones de TeV en el Universo. Durante este tiempo, la emisión fue 100 veces más intensa que la fuente estable más brillante conocida en estas energías, la Nebulosa del Cangrejo. Tal y como ocurre en el resplandor posterior de las GRB estudiadas a energías más bajas, la emisión se desvaneció rápidamente con el tiempo y media hora después había desaparecido.

Investigadores del Instituto de Astrofísica de Andalucía combinaron datos de algunos de los observatorios más potentes del mundo, como el telescopio espacial Hubble, el Very Large Telescope (VLT) y ALMA, el mayor radiotelescopio del mundo, para explicar la radiación observada por MAGIC y comprobar qué fue lo que la originó.

De esta forma, lo científicos han podido determinar que la GRB se produjo en la región central de una galaxia que se halla en proceso de interacción con otra galaxia algo mayor y muy próxima, un proceso que desencadena intensos brotes de formación estelar. No solo la galaxia anfitriona de la GRB es más masiva de lo habitual en estos fenómenos, sino que el entorno inmediato de la estrella en colapso es también más denso que el que presentan de media este tipo de estallidos.

Los investigadores creen que la luz de alta energía probablemente fue causada por la onda expansiva del material de la explosión que golpeó el ambiente ciruncante. El análisis de los datos indica que el mecanismo responsable de esta emisión es el llamado proceso de Compton inverso , donde los electrones transfieren energía al colisionar con la población de fotones existentes, haciéndolos más energéticos.

«Necesitamos estudiar el sistema en más detalle aún, pero un entorno tan denso ha podido ser crucial en la producción de los fotones ultraenergéticos detectados con MAGIC. Esperamos poder confirmarlo en los próximos estudios en los que estamos trabajando», indica Christina Thöne, investigadora del grupo del Instituto de Astrofísica de Andalucía y una de las autoras de los artículos.

Las observaciones ópticas también permitieron medir la distancia que han viajado los fotones desde que se generaron en el GRB 190114C, aproximadamente 4.500 millones de años luz.