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💫Explosión de rayos gamma capturada con gran detalle

Ráfaga de rayos gamma capturada en un detalle sin precedentes

27 de julio de 2017 Astronomía ahora


Esta ilustración muestra el tipo más común de explosión de rayos gamma, que se cree que ocurre cuando una estrella masiva se derrumba, forma un agujero negro y dispara chorros de partículas hacia fuera a casi la velocidad de la luz. Crédito: NASA / GSFC

Ráfagas de rayos gamma están entre los más enérgicos y explosivos eventos en el universo. También son efímeras, duran desde unos pocos milisegundos hasta aproximadamente un minuto. Esto ha hecho que sea difícil para los astrónomos observar una explosión de rayos gamma en detalle.

Utilizando una amplia gama de observaciones de telescopios terrestres y espaciales, un equipo internacional liderado por los astrónomos de la Universidad de Maryland construyó una de las descripciones más detalladas de una explosión de rayos gamma hasta la fecha. El evento, denominado GRB 160625B, reveló detalles clave sobre la fase inicial "inmediata" de los estallidos de rayos gamma y la evolución de los grandes chorros de materia y energía que se forman como resultado de la explosión. Las conclusiones del grupo se publican en la revista Nature del 27 de julio de 2017.

"Las ráfagas de rayos gamma son eventos catastróficos, relacionados con la explosión de estrellas masivas 50 veces el tamaño de nuestro Sol. Si clasificó todas las explosiones en el universo basadas en su poder, las ráfagas de rayos gamma estarían justo detrás del Big Bang ", dijo Eleonora Troja, investigadora asistente en el Departamento de Astronomía de UMD y autora principal del estudio. "En cuestión de segundos, el proceso puede emitir tanta energía como una estrella del tamaño de nuestro Sol en toda su vida. Estamos muy interesados en saber cómo esto es posible. "

Las observaciones del grupo proporcionan las primeras respuestas a algunas preguntas de larga data sobre cómo una explosión de rayos gamma evoluciona a medida que la estrella moribunda se derrumba para convertirse en un agujero negro. En primer lugar, los datos sugieren que el agujero negro produce un fuerte campo magnético que inicialmente domina los chorros de emisión de energía. Entonces, cuando el campo magnético se rompe, la materia toma el control y comienza a dominar los chorros. La mayoría de los investigadores de rayos gamma crearon que los chorros estaban dominados por la materia o por el campo magnético, pero no por ambos. Los resultados actuales sugieren que ambos factores juegan un papel clave.

"Ha habido una dicotomía en la comunidad. Encontramos evidencia para ambos modelos, lo que sugiere que los chorros de rayos gamma tienen una naturaleza dual e híbrida ", dijo Troja, quien también es científico visitante en el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA. "Los chorros comienzan magnéticos, pero a medida que los chorros crecen, el campo magnético se degrada y pierde dominio. La materia toma el control y domina los chorros, aunque a veces puede sobrevivir un vestigio más débil del campo magnético ".

Los datos también sugieren que la radiación sincrotrón -que resulta cuando los electrones son acelerados en una trayectoria curva o espiral- activa la fase inicial, extremadamente brillante de la ráfaga, conocida como la fase "rápida". Los astrónomos consideraron durante mucho tiempo otros dos candidatos principales, además de la radiación sincrotrón: radiación de cuerpo negro, que resulta de la emisión de calor de un objeto, y la radiación Compton inversa, que se produce cuando una partícula acelerada transfiere energía a un fotón.

"La radiación sincrotrón es el único mecanismo de emisión que puede crear el mismo grado de polarización y el mismo espectro que observamos al principio de la explosión", dijo Troja. "Nuestro estudio proporciona pruebas convincentes de que la emisión de rayos gamma de rayos rápidos es impulsada por la radiación sincrotrón. Este es un logro importante porque, a pesar de décadas de investigación, el mecanismo físico que impulsa los estallidos de rayos gamma aún no había sido identificado inequívocamente ".

La amplia cobertura de GRB 160625B de una amplia variedad de telescopios que reunieron datos en múltiples espectros hizo posible estas conclusiones, dijeron los investigadores.

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