En octubre de 2022, los astrónomos quedaron atónitos ante lo que rápidamente se denominó BOAT: el estallido de rayos gamma (GRB) más brillante jamás observado. Ahora, un equipo científico internacional informa que los datos del Telescopio Espacial Fermi de Rayos Gamma de la NASA revelan una característica que nunca antes se había visto.
“Unos minutos después de que el robot explotara, el monitor de explosión de rayos gamma de Fermi registró un pico de energía inusual que llamó nuestra atención”, dijo la investigadora principal Maria Edwij Ravasio de la Universidad de Radboud en Nijmegen, Países Bajos, y asociada con el Observatorio de Brera, parte del INAF. .
(Instituto Nacional Italiano de Astrofísica) en Merlot, Italia. “Cuando vi esta señal por primera vez, me hizo reír. Nuestro análisis desde entonces muestra que es la primera línea de emisión de alta confianza vista en estudios de GRB en 50 años”.
Un artículo sobre el descubrimiento aparece en la edición del 26 de julio de la revista. ciencia.
Cuando la materia interactúa con la luz, la energía puede absorberse y retransmitirse de formas características. Estas interacciones pueden iluminar o atenuar ciertos colores (o energías), y las características clave surgen a medida que la luz se propaga, como un arco iris, a través del espectro. Estas características pueden revelar mucha información, como los elementos químicos implicados en la interacción. A energías más altas, las propiedades espectrales pueden revelar procesos específicos de partículas, como la aniquilación de materia y antimateria para producir rayos gamma.
“Si bien algunos estudios anteriores han informado posible evidencia de características de absorción y emisión en otros GRB, pruebas posteriores revelaron que todas estas pueden ser solo fluctuaciones estadísticas. Lo que vemos en Bot. Son diferentes”, dijo el coautor de INAF-Brera, Om Sharan. Salafía. Observatorio en Milán, Italia. “Hemos determinado que las probabilidades de que ocurra esta característica son menos de una posibilidad entre 500 millones debido únicamente a las fluctuaciones del ruido”.
Los GRB son las explosiones más poderosas del universo y emiten grandes cantidades de rayos gamma, la forma de luz más energética. El tipo más común ocurre cuando el núcleo de una estrella masiva se queda sin combustible, colapsa y se convierte en un agujero negro que gira rápidamente. La materia que cae en el agujero negro dirige chorros de partículas en dirección opuesta, que atraviesan las capas exteriores de la estrella a la velocidad de la luz. Detectamos GRB cuando uno de estos chorros apunta casi directamente a la Tierra.
La explosión, conocida formalmente como GRB 221009A, estalló el 9 de octubre de 2022 e inmediatamente saturó la mayoría de los detectores de rayos gamma en órbita, incluidos los de Fermi. Esto les impidió medir la parte más intensa de la explosión. Las observaciones reconstruidas, combinadas con argumentos estadísticos, sugieren que si el BOAT es parte de la misma población que los GRB detectados anteriormente, es probable que sea el primero en aparecer en los cielos de la Tierra en 10.000 años.
Una supuesta línea de emisión aparece aproximadamente 5 minutos después de la explosión y después de que se haya desvanecido lo suficiente como para eliminar los efectos de saturación del Fermi. La línea persistió durante al menos 40 segundos y la emisión alcanzó una energía máxima de aproximadamente 12 MeV (millones de electronvoltios). En comparación, la luz visible tiene una energía de 2 a 3 electronvoltios.
Entonces, ¿qué produjo esta característica espectral? El equipo cree que la fuente más probable es la aniquilación de electrones y sus homólogos de antimateria, los positrones.
“Cuando un electrón y un positrón chocan, se aniquilan, produciendo un par de rayos gamma con una energía de 0,511 MeV”, dijo el coautor Gore Ognissian en Italia, del Instituto de Ciencias Gran Sasso y del Laboratorio Nacional Gran Sasso, en L’Aquila. “Debido a que estamos buscando chorros, donde la materia se mueve más rápido que la velocidad de la luz, esta emisión está fuertemente desplazada hacia el azul y empujada a energías mucho más altas”.
Si esta interpretación es correcta, para producir la línea de emisión con un pico de 12 MeV, las partículas aniquiladoras se movían hacia nosotros a aproximadamente el 99,9% de la velocidad de la luz.
“Después de décadas de estudiar estas increíbles explosiones cósmicas, todavía no entendemos los detalles de cómo funcionan estos chorros”, señala la científica del proyecto Fermi, Elizabeth Hayes, del Centro de Vuelos Espaciales Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland. “Encontrar pistas como esta notable línea de emisión ayudará a los científicos a profundizar en esta atmósfera extrema”.
El Telescopio Espacial Fermi de Rayos Gamma es una colaboración de astrofísica y física de partículas gestionada por Goddard. Fermi fue desarrollado 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.
