El estallido liberó 1.000 veces más de energía que la emitida por el Sol hasta la fecha. Observado con el VLT y el Telescopio Espacial James Webb, este evento dejó a los científicos desconcertados acerca de la naturaleza de los estallidos de rayos gamma.
Ciencia & Tecnología 13/05/2023
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Una pequeña luz lejana que comenzó como un parpadeo anodino en el cielo nocturno derivó, luego de estudios astronómicos más profundos en la explosión cósmica más grande jamás observada, un evento que se cree que fue provocado por una nube gigante de gas que fue engullida por un agujero negro supermasivo.
La explosión, catalogada como AT2021lwx y que se produjo cuando el universo tenía casi unos 6.000 millones, se describe en un estudio liderado por la Universidad de Southampton fue publicado hoy en Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
“Pasó desapercibido durante un año, ya que gradualmente se hizo más brillante”, explicó el doctor en astronomía Philip Wiseman, de la Universidad de Southampton que dirigió las observaciones. Fue solo cuando las observaciones de seguimiento revelaron cuán distante estaba que los astrónomos apreciaron la escala casi inimaginable del evento.
“Hemos estimado que es una bola de fuego de 100 veces el tamaño del sistema solar con un brillo de aproximadamente 2 billones de veces el del Sol. En tres años, este evento ha liberado unas 100 veces más energía que la que liberará el sol en sus 10.000 millones de años de vida”, agregó Wiseman.
La mayoría de las supernovas (la explosión de una estrella moribunda y una de las más grandes conocidas) son visibles durante unos meses, sin embargo la ahora descrita se localizó hace tres años y aún está siendo detectada por una amplia red de telescopios en todo el mundo. Esta gran explosión es 10 veces más brillante que cualquier supernova conocida y tres veces más que el evento de disrupción de marea más brillante, en el que una estrella cae en un agujero negro supermasivo.
Los estallidos de rayos gamma son las explosiones más energéticas del Universo y marcan el final de la vida de una estrella. Un estallido particularmente brillante, GRB 221009, fue detectado recientemente por varios telescopios espaciales. Un equipo de científicos dirigido por astrónomos del Cosmic Dawn Center midió la distancia exacta al estallido, lo que les permitió calcular la energía total liberada: durante su duración de solo cinco minutos, liberó 1.000 veces más energía que la que ha emitido nuestro Sol a lo largo de su 4.500 millones de años de vida, lo que hace que el estallido sea el más energético jamás detectado.
Los estallidos de rayos gamma son los eventos más energéticos y luminosos que se sabe que ocurren en el Universo.
Destellos de rayos gamma de corta duración que normalmente duran desde una décima de segundo hasta menos de una hora, los estallidos de rayos gamma pueden eclipsar por un breve período de tiempo a galaxias enteras. Se cree que las explosiones son causadas por el colapso de estrellas masivas, la colisión de estrellas de neutrones o la fusión de una estrella de neutrones y un agujero negro.
Los investigadores creen que la explosión es el resultado de un suceso muy raro: una vasta nube de gas, posiblemente miles de veces mayor que nuestro Sol, que ha sido violentamente perturbada por un agujero negro supermasivo. De esa manera, fragmentos de la nube de gas estarían siendo engullidos por el agujero negro, enviando ondas de choque a través de sus restos y del polvoriento contorno del agujero.
Eclipsando a toda una galaxia
El 9 de octubre de 2022, INTEGRAL de la ESA, los satélites Swift y Fermi de la NASA y otros observatorios espaciales detectaron el estallido de rayos gamma que, en consecuencia, se denominó GRB 221009A. Esto llevó a Daniele Bjørn Malesani, astrónomo de la Universidad de Radboud en los Países Bajos y científico afiliado al Cosmic Dawn Center, a apuntar el Very Large Telescope (VLT) en Chile hacia la dirección de GRB 221009A.
Así, el año pasado los astrónomos fueron testigos de la explosión más brillante de la que se tiene constancia a 2.000 millones de años luz de la Tierra. Aquella explosión fue más brillante que la descrita ahora, pero sólo duró una fracción de tiempo, lo que significa que la energía total liberada por AT2021lwx es mucho mayor.
El estallido fue detectado en 2020 por la Instalación Transitoria de Zwicky y posteriormente por el Sistema de Última Alerta de Impacto Terrestre de Asteroides (ATLAS), ambas en Estados Unidos y encargadas de vigilar el cielo para detectar objetos que cambian rápidamente de brillo, lo que indica la existencia de eventos cósmicos. “Lo descubrimos por casualidad”, señaló el investigador de la Universidad de Southampton Philip Wiseman, quien destacó que “algo que brillara durante más de dos años fue inmediatamente muy inusual”. Por ello, se siguió investigando el objeto con el Gran Telescopio de Canarias; el Telescopio de Nuevas Tecnologías (operado por el Observatorio Europeo Austral) en Chile, y el Neil Gehrels Swift (una colaboración entre la NASA, el Reino Unido e Italia).
Usando el espectrógrafo X-shooter montado en el VLT, el espectro resultante permitió a Malesani y su equipo medir la distancia exacta a GRB 221009A. Aunque la galaxia anfitriona del estallido resultó estar a más de 2000 millones de años luz de distancia, esto lo convierte en uno de los estallidos más cercanos. Además, con una distancia segura, el equipo también pudo calcular la cantidad total de energía liberada por la explosión.
“Una vez realizados esos cálculos, nos dimos cuenta de que es extremadamente brillante”, afirmó el también firmante de la investigación Sebastian Hönig, citado por la Universidad de Southampton.
“Los estallidos de rayos gamma siempre son energéticos, pero este fue absolutamente asombroso: durante los 290 segundos que duró, GRB 221009A liberó aproximadamente 1000 veces más energía que la que emitió nuestro Sol durante toda su vida útil de 4500 millones de años”, agregó Malesani. Otra forma de mostrarlo, es que el estallido durante un breve período de tiempo fue más luminoso que la luz combinada de todos los cientos de miles de millones de estrellas en la Vía Láctea.
Los únicos objetos del universo tan brillantes como AT2021lwx son los cuásares, agujeros negros supermasivos con un flujo constante de gas que cae sobre ellos a gran velocidad. En un cuásar, el brillo aumenta y disminuye con el tiempo, pero en el caso de esta explosión, hace una década no se había detectado y “de repente aparece con el brillo de las cosas más brillantes del universo, lo que no tiene precedentes”, agregó el también coautor del estudio Mark Sullivan.
El equipo quiere ahora recopilar más datos sobre la explosión, midiendo distintas longitudes de onda, incluidos los rayos X, que podrían revelar la superficie y la temperatura del objeto, así como los procesos subyacentes. También llevarán a cabo simulaciones computacionales mejoradas para comprobar si coinciden con su teoría sobre la causa de la explosión. GRB 221009A también fue seguido en longitudes de onda más largas con el telescopio espacial James Webb. Estas observaciones fueron dirigidas por Andrew Levan, también de la Universidad de Radboud, aunque Malesani y otros DAWNers también formaron parte del equipo.
Estas observaciones permitieron a los astrónomos caracterizar aún más el estallido de rayos gamma. El telescopio James Webb fue particularmente útil porque el estallido se encuentra, por una desafortunada casualidad, detrás de una gruesa capa de polvo cósmico dentro de la galaxia de la Vía Láctea. Esto no tiene nada que ver con el estallido en sí, pero dificulta la interpretación de los resultados, ya que atenúa la luz del estallido. Webb observó el resplandor en el infrarrojo medio, que se ve mucho menos afectado por el polvo, lo que ofrece una mejor vista del evento.
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