de las supernovas
32. Estadillos cósmicos de rayos gamma
Figura 32.1. Satélite. Concepción artística del satélite Swift (NASA), con una explosión de rayos gamma de fondo. Fuente: Spectrum Astro.
preferente y sin previo aviso, lo que los hace especialmente escurridizos: si bien se estima que se producen unos tres GRBs al día, sólo tres mil han sido detectados desde 1967 y, de ellos, tan sólo cincuenta se han podido identificar desde la Tierra.
Con estos datos no resulta extraño que el enigma de los GRBs se haya extendido durante décadas y que, por ejemplo, su origen fuera objeto de un intenso debate hasta la década de los noventa: algunos científicos aseguraban que las explosiones de rayos gamma se producían en el Universo lejano, en tanto que otros apostaban por la Vía Láctea como origen de los mismos. La primera identificación en tierra de un GRB en 1997 cerró el debate para asombro de muchos: las explosiones procedían de galaxias muy lejanas, a miles de millones de años luz, lo que implicaba que los GRBs eran los objetos más violentos del Universo: de hecho, la energía liberada por un GRB equivale a la que emiten mil estrellas como el Sol a lo largo de sus diez mil millones de años de vida.
Violentos progenitores
Pero ¿qué objeto es capaz de generar una explosión semejante? La lista de posibles progenitores, al principio larga, se ha reducido a dos: estrellas muy masivas —de más de treinta masas
Figura 32.3. Post-luminiscencia. La explosión de GRB viene seguida de una especie de resplandor (o post-luminiscencia), cuyo brillo decrece rápidamente con el tiempo. La imagen muestra el GRB030329, acaecido el 29 de marzo de 2003. Fuente: ESO.
Figura 32.4. Hipernova. Concepción artística del origen de un GRB a partir de la explosión de una estrella muy masiva.
Figura 32.2. Modelo. Concepción artística de la fusión de dos estrellas de neutrones, uno de los posibles progenitores de las explosiones de rayos gamma. Fuente: NASA E/PO, Sonoma State University, Aurore Simonnet.
solares— y sistemas binarios compuestos por estrellas de neutrones o agujeros negros. El primer caso nos acerca a un
fenómeno conocido, las supernovas, pero en una versión tan intensa que se ha denominado “hipernova”: el núcleo de hierro de las estrellas tan masivas se derrumba para dar lugar a un agujero negro, proceso en el que se libera gran cantidad de energía en forma de explosión de rayos gamma. Se piensa que los GRBs “largos” —de duración mayor a dos
segundos— proceden de este tipo de eventos, mientras que la familia de los GRBs “cortos”, de apenas dos segundos, se atribuyen a sistemas binarios. De los cincuenta GRBs identificados, todos pertenecen a la familia larga, de modo que los cortos constituyen un completo misterio. Sin embargo, los astrónomos han desarrollado un modelo, el de “coalescencia”, que explica el proceso: un sistema binario de estrellas masivas, tras miles de millones de años, se convertirá en un sistema de agujeros negros o de estrellas de neutrones. Con el tiempo, los dos objetos caerán, como si de un desagüe se tratara, hacia el centro común, donde se fusionarán y formarán un único agujero negro. De nuevo, la energía liberada toma la forma de una explosión de rayos gamma.
Investigación
Detección de GRBS en Granada
Recientemente, la NASA ha enviado al espacio la misión Swift, con la que se espera localizar e identificar más de cien GRBs al año. Esta misión necesita, sin embargo, el apoyo desde tierra de observaciones complementarias, lo que constituye uno de los objetivos de BOOTES-IR. Se trata de un telescopio robótico, desarrollado por el Instituto de Astrofísica de Andalucía y situado en el Observatorio de Sierra Nevada, que vio su primera luz en febrero de 2005. BOOTES-IR es capaz de apuntar a cualquier región de la esfera celeste en menos de un minuto, de modo que cuando reciba —vía Internet o incluso mediante teléfono móvil— las alertas de Swift, girará rápidamente a la posición proporcionada y tomará imágenes del GRB antes de que su emisión en luz visible se extinga.
Dotado, de momento, de una cámara óptica, BOOTES-IR se equipará con una cámara infrarroja que permitirá detectar los GRBs más lejanos. Se estima que, en
un futuro próximo, los telescopios de mayor tamaño —como el Gran Telescopio Canarias— utilizarán los datos sobre la posición de los GRBs obtenidos por BOOTES-IR para profundizar en el análisis de estos escurridizos eventos. La rapidez de apuntado de este pequeño telescopio permitirá, quizá, detectar e identificar por primera vez un GRB de corta duración.
a atmósfera terrestre nos protege de ellos con la misma eficacia que un muro de hormigón de cuatro metros de ancho, pero los rayos cósmicos se las arreglan para aterrizar
En el espacio ocurren cosas extrañísimas: pedazos minúsculos de materia que viajan casi a la velocidad de la luz chocan todos los días con la atmósfera terrestre, se descomponen en otras partículas secundarias y éstas, literalmente, nos atraviesan.
Aunque ni las vemos ni las sentimos: si alzamos la mano durante diez segundos, unas doce partículas la traspasarán, y nosotros tan contentos.
Un descubrimiento azaroso
Para conocer un poco mejor a estos inofensivos atacantes, denominados rayos cósmicos, tenemos que remontarnos a principios del siglo pasado: el físico neozelandés Ernest Rutherford se hallaba inmerso en sus investigaciones sobre el fenómeno de la ionización, o proceso por el que un átomo, al perder un electrón, adquiere carga positiva. Rutherford descubrió que, incluso dentro de una caja de cinco toneladas de plomo, se producían unos seis iones por segundo por cada centímetro cúbico: algo tremendamente penetrante tenía que llegar desde fuera y arrancar los electrones de los átomos.
Al principio se pensó que esa “radiación ionizante” provenía del propio planeta Tierra, hipótesis que se creyó cierta al tomar medidas desde