Observatorios espaciales
detectaron una violenta explosión en una galaxia a miles de millones de años
luz de distancia. Se convirtió en la fuente más brillante de rayos gamma
cósmicos de alta energía vista hasta ahora. Los telescopios especializados
basados en la Tierra lo detectaron a través de partículas más rápidas que la luz que caen en cascada
a través de la atmósfera de la Tierra.
Los telescopios especializados, como HESS en Namibia y MAGIC en las Islas
Canarias, detectan la luz azulada de Cherenkov en la
atmósfera de la Tierra, generada por partículas más rápidas que la luz,
causadas por rayos gamma cósmicos. Imagen vía DESY Science Communication Lab.
El 14 de enero de 2019, dos observatorios espaciales de la NASA, Swift y Fermi , detectaron una explosión de
rayos gamma de una fuente a miles de millones de años luz de
distancia. Eso no es inusual en sí mismo; Estos telescopios
espaciales detectan explosiones de rayos gamma aproximadamente una vez al día,
enviando alertas automáticas a otros observatorios de rayos gamma de todo el
mundo. Pero esta explosión, denominada GRB 190114C, fue diferente. Se
convirtió en el más poderoso hasta ahora detectado por un telescopio
especializado en la superficie de la Tierra, donde los científicos registraron
los rayos gamma de mayor energía jamás medidos a partir de una explosión de
rayos gamma, alcanzando aproximadamente 100 mil millones de veces más energía
que la luz visible. La magia El telescopio en
las Islas Canarias pudo apuntar a la región de origen tan rápidamente que
comenzó a observar el evento en solo 57 segundos después de las observaciones
espaciales. Sus científicos presentaron sus observaciones de la semana pasada
(20 de noviembre 2019) en dos estudios independientes en el peer-reviewed revista Naturaleza .
En el mismo número de Nature , los científicos
presentaron un estudio de un estallido de rayos gamma anterior, etiquetado como
GRB 180720B, no tan fuerte pero también detectado en el suelo a través
del telescopio HESS en
Namibia el 20 de julio de 2018. Lea una descripción general de los
tres Nature estudia aquí .
Estas dos detecciones terrestres, de enero de 2019 y julio de 2018, son
las primeras detecciones de estallidos de rayos gamma con telescopios de rayos
gamma terrestres. Vienen después de muchos años de tratar de atrapar tales
eventos.
El poder de estas explosiones cósmicas es alucinante. Pero su
detección también es fascinante. Los telescopios terrestres HESS y MAGIC
no detectaron los rayos gamma directamente. Detectaron su efecto en la
atmósfera de la Tierra, a través de partículas más rápidas que la luz conocidas
como radiación de
Cherenkov.
El Deutsches Elektronen-Synchrotron ( DESY ), un
centro nacional de investigación en Alemania que opera aceleradores de
partículas y que también juega un papel en el funcionamiento de HESS y MAGIC,
explicó en un comunicado:
“Cuando un enérgico rayo gamma cósmico golpea la atmósfera de la Tierra,
destruye moléculas y átomos. Este proceso crea una avalancha de partículas
llamada ducha de aire. Las partículas de la ducha son tan
enérgicas que se mueven más rápido a través del aire que la luz, aunque
no más rápido que la luz en el vacío, que según la teoría de la relatividad de
Albert Einstein es el límite de
velocidad superior absoluto . El resultado es un brillo
azulado, una especie de contraparte óptica de la explosión supersónica. Esta
luz de Cherenkov, llamada así por su descubridor,
puede ser observada por telescopios de Cherenkov como los de los observatorios
HESS y MAGIC ...”
El Telescopio Espacial Hubble captó
el resplandor que se desvanece de GRB 190114C y su galaxia natal el 11 de
febrero y el 12 de marzo de 2019. La diferencia entre estas imágenes revela un
tenue resplandor de corta duración (centro del círculo verde) ubicado a unos
800 años luz. del núcleo de la galaxia. Los colores azules más allá del
núcleo señalan la presencia de estrellas jóvenes y calientes, lo que indica que
esta es una galaxia espiral algo similar a la nuestra. La fuente de la
explosión se encuentra a unos 4.500 millones de años luz de distancia en la
dirección de la constelación de Fornax. Imagen vía NASA / ESA /
V. Acciari et al./ ICRAR
Las
explosiones de rayos gamma, llamadas GRB por
los científicos, son explosiones repentinas y cortas de radiación gamma del
cosmos. Fueron descubiertos por casualidad a fines de la década de 1960
por satélites utilizados para monitorear el cumplimiento de la prohibición de
pruebas nucleares en la Tierra. Se cree que estas explosiones se originan
a partir de estrellas de neutrones en colisión o explosiones de supernovas.
David Berge,
jefe de astronomía de rayos gamma en DESY, dijo:
“Las explosiones de rayos gamma son las explosiones más poderosas
conocidas en el universo y generalmente liberan más energía en solo unos
segundos que nuestro sol durante toda su vida útil: pueden brillar a través de
casi todo el universo visible.”
Desde la década de 1960, los astrónomos han estado estudiando
explosiones de rayos gamma con satélites. La atmósfera de la Tierra
absorbe los rayos gamma; Los telescopios terrestres no pueden detectar
rayos gamma cósmicos directamente. Los telescopios como HESS y MAGIC están
diseñados para detectar un tenue resplandor azul en la atmósfera, la luz de
Cherenkov, inducida por los rayos gamma cósmicos.
La detección de estos dos estallidos recientes de rayos gamma por parte
de estos observatorios terrestres fue la culminación de años de esfuerzo por
parte de los astrónomos.
Ver más grande. ¿Qué son los estallidos de rayos gamma? Son
explosiones cósmicas, con radiación de hasta un billón de veces la energía de
la luz visible. Esta ilustración muestra la configuración para el tipo más
común de explosión de rayos gamma. El núcleo de una estrella masiva
(izquierda) se ha derrumbado y formado un agujero negro. Este
"motor" impulsa un chorro de partículas que se mueve a través de la
estrella en colapso y sale al espacio a casi la velocidad de la luz. La
emisión rápida, que generalmente dura un minuto o menos, puede surgir de la
interacción del chorro con gas cerca del agujero negro recién nacido y de
colisiones entre capas de gas de rápido movimiento dentro del chorro (ondas de
choque internas). La emisión de resplandor posterior se produce cuando el
borde de ataque del chorro barre sus alrededores (creando una onda de choque
externa) y emite radiación a través del espectro durante algún tiempo, de meses
a años. en el caso de la radio y la luz visible, y muchas horas a las más
altas energías de rayos gamma observadas hasta ahora. Estos superan con creces
los 100 mil millones de electronvoltios (GeV ) para dos GRB
recientes. Imagen a través del Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA
/ ICRAR .
Una razón por la que se pudo lograr el resultado fue que, cuando los
observatorios espaciales detectan una explosión de rayos gamma, alertan
rápidamente a toda la comunidad observacional. En el caso del busto de
rayos gamma de enero de 2019, más de 20 telescopios diferentes pudieron obtener
una visión más profunda de la fuente de la explosión.
DESY dijo:
“Esto les permitió a ellos precisar los detalles del mecanismo físico
responsable de la emisión de mayor energía, como se describe en el segundo
artículo dirigido por la colaboración MAGIC. Las observaciones de
seguimiento colocaron GRB 190114C a una distancia de más de cuatro mil millones
de años luz. Esto significa que su luz viajó más de cuatro mil millones de
años hacia nosotros, o alrededor de un tercio de la edad actual del universo.
GRB 180720B, a una distancia de seis mil millones de años luz aún más
lejos, aún se podía detectar en rayos gamma a energías entre 100 y 440 mil
millones de voltios de electrones mucho después de la explosión inicial”.
El teórico de DESY Andrew Taylor, quien contribuyó al análisis de HESS,
comentó:
“La detección fue bastante inesperada, ya que las explosiones de rayos
gamma se desvanecen rápidamente, dejando un resplandor posterior que se puede
ver durante horas o días en muchas longitudes de onda desde la radio hasta los
rayos X, pero nunca se había detectado en rayos gamma de muy alta energía.
antes de.
Este éxito también se debe a una estrategia de seguimiento mejorada en
la que también nos concentramos en observaciones en momentos posteriores
después del colapso real de la estrella.”
Concepto artístico del estallido de rayos gamma del 14 de enero de 2019,
capturado por el observatorio MAGIC en las Islas Canarias. Imagen a través
de Superbossa.com/C. Righi / ICRAR .
En pocas palabras: El 14 de enero de 2019, los observatorios
espaciales detectaron una explosión violenta en una galaxia a miles de millones
de años luz de distancia.
GRB 190114C se convirtió
en la fuente más brillante de rayos gamma cósmicos de alta energía vista hasta
ahora. El telescopio MAGIC en las Islas Canarias fue capaz de detectarlo a
través de la radiación de Cherenkov más rápida que la luz en cascada a través
de la atmósfera de la Tierra. Esta observación, combinada con una
observación 2018, fue la culminación exitosa de años de esfuerzo por parte de
los astrónomos.
Compilado de: EarthSky publicado por Deborah Byrd en SPACE
24 de noviembre de 2019
No hay comentarios:
Publicar un comentario