GRB
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Brillo en el visible posterior al brote de rayos gamma BRG 990123 del 23 de enero de 1999. El objeto con forma de filamentos muestra la galaxia en la que se produjo este evento. Esta galaxia parece distorsionada por la colisión con otra galaxia.
En astrofísica se conoce como BRG o brotes de rayos gamma a una fuente intensa y breve de rayos gamma. El nombre abreviado es una adaptación del acrónimo del inglés Gamma ray bursts. Se trata de los fenómenos físicos más luminosos del universo produciendo una gran cantidad de energía en haces breves de rayos gamma que pueden durar desde unos segundos hasta unas pocas horas. Los más largos son seguidos por una radiación remanente más débil en rayos X conocida en términos técnicos como posluminiscencia. Los BRG ocurren en posiciones aleatorias en el cielo sin poderse predecir su aparición. Las diferentes teorías sobre su origen requieren fenómenos muy violentos como una explosiones de supernovas. Debido a que la radiación gamma no atraviesa la atmósfera terrestre estos fenómenos solo pueden detectarse desde el espacio, si bien la posluminiscencia puede ser observada con telescopios terrestres.
La comunidad astrofísica estima que no existe una explicación satisfactoria sobre el origen de estos fenómenos aunque se considera que este misterio podría estar resuelto con mejores observaciones antes del 2010.
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[editar] Historia
Los brotes de rayos gamma cósmicos fueron descubiertos a finales de la década de 1960 por la serie de satélites norteameicanos “Vela” cuyo misión era la detección de explosiones y pruebas nucleares realizadas por la hoy extinta Unión Soviética. Los satélites Vela detectaron ocasionales brotes de rayos gamma de origen desconocido. Aunque los datos recogidos por los Vela eran de muy baja resolución angular en 1973 investigadores en el Laboratorio Nacional de los Álamos en Nuevo México fueron capaces de determinar que dichos estallidos procedían del espacio y no de pruebas realizadas en tierra.
[editar] Origen de los BRG
[editar] Primeras teorías
La combinación entre el brillo observado y la distancia de los primeros eventos descubiertos como BRG 990123 condujeron a proponer dos tipos de teorías sobre estos sucesos astrofísicos.
Si la radiación gamma era producida de manera isótropa en todas las direcciones del espacio la cantidad de energía producida por la explosión sería equivalente a la conversión en energía de la masa completa de una estrella de 1,3 veces la masa del Sol y convertida toda ella en radiación gamma (Ver: equivalencia masa energía). En las longitudes de onda visibles una explosión semejante dentro de nuestra propia galaxia y a una distancia de unos 2.000 años luz sería visible desde la Tierra con un brillo dos veces el del Sol.
La segunda posibilidad es que los rayos gamma no se producen en todas las direcciones del espacio sino tan solo en una región estrecha en forma de chorro de partículas. Esta explicación alternativa también implicaría grandes cantidades de energía pero en este caso del orden de la liberada en las explosiones de supernovas y requeriría una física menos extrema.
En ambos casos los astrofísicos debían encontrar un mecanismo convicente capaz de producir las enormes cantidades de energía requeridas. Una posibilidad consistiría en la colisión de objetos masivos como estrellas de neutrones o entre una estrella de neutrones y un agujero negro. Otra propuesta era que los BRG se podrían producir en las explosiones de supernovas de estrellas muy grandes conocidas como hipernovas.
Las observaciones del Hubble mostraban que BRG 990123 estaba asociado con una galaxia joven. Las colisiones de estrellas masivas en una galaxia de este tipo no se consideran muy probables ya que la densidad requerida de estrellas muertas resulta inconsistente con la edad de la galaxia. Por otro lado, las supernovas ocurren con mayor frecuencia en galaxias jóvenes con abundante formación estelar dado que las estrellas más masivas que terminan sus vidas como supernovas tienen tiempos de vida comparativamente cortos.
El modelo de supernovas tenía problemas para explicar la gran cantidad de energía emitida. El problema podía solventarse en parte si los rayos gamma se emitían de forma fuertemente direccional en chorros de eyección como los que se encuentran en algunas estrellas y galaxias durante sucesos violentos. Otra explicación sugerida para el brillo de los BRG era que la luz podría ser enfocada por un fenómeno de lente gravitacional originado por una galaxia masiva entre la Tierra y el BRG.
Los astrofísicos Bohdan Paczy?ski de la Universidad de Princeton y Stan Woosley de la Universidad de California, Santa Cruz, sugirieron independientemente que los BRG podrían producirse durante el colapso explosivo de una estrella masiva en un agujero negro con la energía enfocada en chorros de eyección.
[editar] Ideas modernas
El análisis de las posluminiscencias de 17 BRG fue publicado en el otoño de 2001 imponiendo límites a la anchura angular de los chorros de tan solo unos pocos grados. La cantidad de energía emitida en dichos BRG sería de algunos 1044 J comparables con la energía liberada por una explosión de supernova ligeramente más intensa que el promedio. Si los BRG se producen en chorros tan estrechos quizás tan solo uno entre 500 BRG puede ser visto desde la Tierra. En tal caso se trataría de fenómenos comunes en el Universo y los astrónomos podrían quizás observar posluminiscencias huérfanas exactamente como las producidas por los BRG pero no asociadas con un BRG específico.
La duración de los BRG observados parece indicar la existencia de BRG de mayor duración y más cortos. El modelo de hipernovas parece el más prometedor para los BRG más largos con la energía producida en el colapso siendo enfocada en chorros de eyección paralelos al eje de rotación de la estrella debido al disco de acrecimiento de material depositado en la inmediación del recién formado agujero negro. Los BRG más cortos parecen ajustarse mejor al modelo de colisión de estrellas de neutrones.
[editar] Observaciones actuales
En la actualidad existen satélites específicos para la localización de BRG. En particular el Explorador de Fuentes Transitorias de Alta energía 2 (High Energy Transient Explorer 2) (HETE-2) estadounidense puesto en órbita el 9 de octubre del 2000 ha demostrado ser una herramienta de gran utilidad. Otros observatorios espaciales como el Observatorio de Rayos X Chandra permiten obtener detalles de la emisión de alta energía posterior al BRG principal.
El Explorador de Brotes de Rayos Gamma Swift (Swift Gamma Ray Burst Explorer) es un satélite más avanzado operativo desde abril de 2005. El 5 de mayo de 2005 detectó y siguió un BRG cuyo análisis sugiere fuertemente la colisión de dos estrellas de neutrones.
[editar] Extinciones masivas
Científicos de la NASA y de la Universidad de Kansas publicaron en 2005 un estudio que sugiere que las extinciones masivas del Ordovícico-Silúrico hace 450 millones de años pudieron estar causada por un brote de rayos gamma, aunque no poseen evidencias directa de tal hecho. Los científicos han calculado que la radiación de rayos gamma de una explosión relativamente cercana que incidiera en la tierra durante solo tres segundos podría hacer desaparecer la mitad de la capa protectora de ozono de la atmósfera. La recuperación llevaría al menos cinco años. Con el ozono dañado, la radiación ultravioleta del Sol podría matar gran parte de la vida terrestre y cerca de la superficie de los océanos y lagos. Aunque los brotes de rayos gamma en la Vía Láctea son raros, los científicos de la NASA estiman que al menos un evento de estas características impactó en la Tierra durate los últimos mil millones de años.
Otro estudio comparativo publicado en 2006 muestra que las galaxias donde ocurren más frecuentemente los BRG son galaxias con baja metalicidad. Dado que la Vía Láctea tiene una metalicidad alta, la probabilidad de que en ella se produzca un brote de rayos gamma es de menos del 0,15%, por lo que también se reduce la posibilidad de que un BRG fuera causa de una extinción masiva.
[editar] Referencias
- Neil Gehrels y otros “The Brightest Explosions in the Universe,” Scientific American, Vol 287, No. 6, Diciembre 2002.
[editar] Enlaces externos
Español:
Inglés:
- GRB 971214: Most energetic event in the universe
- Gamma-ray Burst Real-time Sky Map based on Swift data
- Most distant cosmic blast sighted (BBC reports a registered GRB from about 13 billión light years away)
- Cosmological Gamma-Ray Bursts and Hypernovae Conclusively Linked (ESO)