Astronomía de Rayos Gamma: El bueno, el feo y el malo

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Estallidos de rayos gamma

La actual edad de oro de la astronomía de rayos gamma está creando más preguntas que respuestas.

Los estallidos de rayos gamma han proporcionado una fuente constante de entusiasmo desde que se descubrieron en la década de 1960 por parte de los satélites militares que buscaban pruebas de test secretos de armas nucleares.

Cuando iluminan el cielo, los estallidos de rayos gamma son los objetos más brillantes del universo. Emiten tanta luz que los astrónomos creen que deben estar colimados de alguna forma, de otra forma la emisión total no podría surgir de los fenómenos astrofísicos actualmente conocidos. De esta forma, liberan en pocos segundos, la energía equivalente al resto de la masa del Sol.

Esto los hace algo más que un interés pasajero de la humanidad. Los estallidos de rayos gamma en la Vía Láctea pueden haber disparado extinciones masivas en la Tierra en el pasado y por tanto podrían amenazarnos en el futuro.

No obstante, nunca se ha observado un estallido de rayo gamma en la Vía Láctea. De hecho, normalmente los los objetos astronómicos más lejanos, y por tanto más antiguos, que podemos ver. La semana pasada los astrónomos dijeron haber observado un estallido de rayos gamma que tuvo lugar apenas 630 millones de años tras el Big Bang.

Toda esta información y mucha más es el resultado de dos revoluciones que han tenido lugar en la astronomía de rayos gamma. Primero fue el lanzamiento de los telescopios espaciales de rayos gamma Swift y Fermi en 2004 y 2008 respectivamente. Segundo es un proyecto de coordinación global que alerta a la comunidad de los estallidos de rayos gamma de tal forma que puedan observarse sus resplandores en otras frecuencias.

Como resultado los astrónomos han pasado de carecer de datos sobre los estallidos de rayos gamma a de pronto verse abrumados por ellos. Y dado que la cantidad de datos poco comprendidos crece día a día, lentamente empieza a quedar claro que los estallidos de rayos gamma son mucho más complejos y misteriosos de lo que nadie imaginó.

Hoy, Maxim Lyutikov de la Universidad de Purdue en Indiana, esboza los misterios que están desconcertando a los astrónomos y que conforman una fascinante lectura. Parece haber dos tipos de estallidos de rayos gamma: los largos que duran segundos y los cortos que son destellos que se apagan en menos de un segundo. Cómo tienen lugar estos distintos tipos aún no se sabe. Y no apuestes en contra de que se vayan a encontrar pronto distintos tipos de estallidos.

Estos estallidos tienen un resplandor en rayos-X que a veces decae rápidamente y en otros casos se mantiene durante decenas de miles de segundos. Algunos estallidos más tarde vuelven a surgir y otros se cortan momentáneamente, como la detonación del tubo de escape de un Ford Modelo T.

Cada una de estas observaciones requiere una explicación distinta y los teóricos lo están pasando mal. El consenso es que los estallidos de rayos gamma se crean en algún tipo de colapso gravitatorio en el cual la energía gravitatorioa se convierte en energía cinética y luego en luz. Por tanto las supernovas normalmente se acuerda que son uno de los tipos de fuente. De dónde proceden el resto, nadie lo sabe.

Entonces está la cuestión de cómo ocurre tal colapso. Un colapso gravitatorio implica la existencia de una onda de choque pero la estructura de la onda y cómo interactúa con cualquier cosa que haya en su camino, apenas se comprende.

Incluso el mecanismo físico por el cual se forman los rayos gamma está en entredicho. Una posibilidad es por la emisión de sincrotrón, partículas cargadas aceleradas en un campo magnético. De dónde procede este campo magnético y cómo interactúa con una onda de choque, no se sabe. Otra opción es la emisión inversa de Compton en la cual electrones de alta energía aumentan la enería de fotones a mayores frecuencias. Haz tu elección.

La esperanza es que estos mecanismos puedan unirse de alguna forma en la que expliquen la estructura de los datos que ven los astrónomos: las llamaradas, los brillos y la variación de escalas temporales en las que suceden.

Pero el temor sobre el que advierte Lyutikov es que estos procesos sean tan complejos que queden para siempre más allá de la comprensión mortal.

Esto es excesivamente pesimista. Los avances en muchas áreas de la astrofísica están limitados por la carencia de datos. La astronomía de rayos gamma es una excepción, al menos por el momento. No se niega la complejidad que representan estos datos. Pero lo que este estado de la situación representa es una oportunidad dorada para una nueva generación de astrofísicos: un apasionante problema que pide solución.


Artículo de referencia: arxiv.org/abs/0911.0349: Gamma Ray Bursts: Back to the Blackboard

Fecha Original: 4 de noviembre de 2009
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