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(noticias nanowerk) Los estallidos de rayos gamma son destellos cortos de la forma de luz más energética que nos llegan desde el universo distante. Tienen su origen en explosiones estelares, pero las circunstancias exactas aún son controvertidas. Ahora, un equipo de investigadores, incluidos astrónomos del Instituto Niels Bohr, utilizó el telescopio espacial James Webb para examinar un estallido de rayos gamma que resultó ser el segundo estallido más brillante jamás visto.
El estudio que acaba de publicarse en Naturaleza (“Producción de elementos pesados en una fusión de objetos compactos observados por JWST”) reveló la formación del elemento telurio, que no había sido reconocido anteriormente.
Aproximadamente una vez al día, un breve destello de rayos gamma, la forma de luz más energética, llega a la Tierra desde el universo distante. Conocemos estos estallidos de rayos gamma desde hace más de 50 años, y durante 25 años también hemos podido observar su «resplandor» duradero procedente de luces de menor energía, como la luz ultravioleta, visible e infrarroja. Este resplandor nos enseñó que los estallidos de rayos gamma se originan en poderosas explosiones de estrellas moribundas.
Pero el 7 de marzo de 2023, el universo decidió enseñarnos algo nuevo.
Como siempre, la erupción fue captada por un satélite; en este caso el Telescopio Espacial Fermi de Rayos Gamma. Estos satélites sólo pueden indicar de forma muy aproximada la ubicación de las explosiones, pero inmediatamente activan notificaciones automáticas a una red de astrónomos, quienes luego deciden si actúan o no.
En este caso, la explosión resultó ser la segunda más brillante jamás detectada: ¡definitivamente era necesario actuar! Primero, ¿fue brillante porque fue una explosión extrema o porque estaba cerca?
Daniele Bjørn Malesani es astrónomo en el Centro Amanecer Cósmico del Instituto Niels Bohr, anteriormente en la Universidad de Radboud en los Países Bajos. Él y sus colegas se apresuraron a apuntar dos de los telescopios más grandes del mundo, el Gemini-Sur en Hawaii y el Very Large Telescope en Chile, hacia el lugar de la erupción.
Pero una comparación de los resultados de los dos telescopios reveló un resultado desconcertante.
«Tuvimos suerte de poder pasar tiempo en ambos telescopios», dice Malesani. “El estallido de rayos gamma duró bastante tiempo, más de tres minutos, lo que normalmente significaría que fue el resultado de una supernova. Sin embargo, la comparación de los resultados mostró que el resplandor era mucho más brillante en luz infrarroja que en luz visible. Esto no es de esperarse de una supernova”.
Más bien, esta luz infrarroja apuntó a otro origen: una kilonova, la explosión ligeramente menos energética que se produce tras la colisión de dos estrellas de neutrones compactas.
¡En el espacio!
Para estudiar este fenómeno inusual, los astrónomos quisieron observarlo nuevamente. Sin embargo, dado que el resplandor se desvaneció rápidamente y la atmósfera de la Tierra absorbió una porción significativa de la luz infrarroja, solo había una opción:
«Decidimos solicitar tiempo de observación al observatorio infrarrojo más avanzado de la humanidad, el telescopio espacial James Webb», dice Luca Izzo, astrónomo del INAF de Nápoles y miembro de DARK, otro centro de investigación del Instituto Niels Bohr, que también asiste. involucrados en el estudio. «Las imágenes de Webb mostraron cuán excepcionalmente infrarrojo era el objeto: un signo revelador de una kilonova».
Los datos no sólo confirmaron que la explosión fue efectivamente una kilonova; Webb tenía otra sorpresa reservada para los astrónomos.
Un horno químico
Se cree que las kilonovas son el mecanismo principal para producir la mayor parte de la mitad más pesada de todos los elementos del universo, incluidos el oro, el platino, el yodo y el plutonio. Sin embargo, hasta el momento sólo se han descubierto unas pocas kilonovas, y en ellas sólo se han detectado de forma fiable dos elementos pesados: el estroncio y el itrio con números atómicos 38 y 39.
Con el nuevo descubrimiento, los astrónomos parecen poder añadir un tercero a la lista.
«Nos emocionamos cuando descubrimos lo que James Webb había creado: una línea de emisión espectral que parece ser emitida por el elemento 52 de la tabla periódica, el telurio», dice Daniele Bjørn Malesani. “Esto respalda nuestra suposición de que la fusión de objetos compactos en realidad crea elementos pesados. La detección es realmente un logro notable y también muestra que las kilonovas pueden emitir estallidos de rayos gamma muy brillantes y, a la inversa, que algunas explosiones marcan las kilonovas con una precisión milimétrica”.
Este último punto es otra razón por la que el descubrimiento es importante: se esperaba encontrar kilonovas en función de su emisión de ondas gravitacionales, pero hasta ahora sólo se ha localizado una de esta manera. El descubrimiento abre así una nueva vía para encontrar estos hornos químicos, concretamente mediante su emisión de rayos gamma.
El equipo de astrónomos, que incluía a varios otros miembros de DAWN y DARK, así como a muchos astrónomos de otras universidades, informó sobre sus hallazgos en un artículo publicado hoy en la revista Nature.
¿Corto o largo?
Los estallidos de rayos gamma se dividen en dos categorías diferentes según su duración: los estallidos «cortos» suelen durar entre 0,1 y 1 segundo, mientras que los estallidos «largos» duran entre 10 y 100 segundos.
Las largas explosiones están asociadas con estrellas que terminan sus vidas en explosiones masivas conocidas como supernovas. Sin embargo, se cree que las explosiones cortas son causadas por un tipo diferente de explosión, una kilonova, que es un poco menos energética (aunque aún así debes mantener una distancia segura).
Una kilonova es el resultado de dos estrellas de neutrones compactas (o posiblemente una estrella de neutrones y un agujero negro) que orbitan entre sí, giran en espiral y finalmente se fusionan. Recientemente ha quedado claro que este proceso produce muchos de los elementos pesados como el oro, la plata y el platino.
Cuando una kilonova explota, también emite ondas gravitacionales, ondas en el espacio-tiempo que se propagan hacia el exterior a la velocidad de la luz y que sólo recientemente hemos podido detectar.
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