Nuevos datos sobre la explosión de rayos gamma más brillante jamás observada

Las explosiones o destellos de rayos gamma (GRB, por sus siglas en inglés) son, como su propio nombre indica, emisiones sumamente energéticas en longitudes de onda gamma. En octubre de 2022 se informó sobre el más brillante de todos: GRB 221009A, cuyo jet o chorro se ha analizado en detalle. Los resultados se presentan ahora en la revista 'Science Advances'.

Este brillante estallido se originó probablemente a partir de un "chorro estructurado poco profundo" propulsado por un agujero negro masivo que gira a gran velocidad, según un novedoso análisis del resplandor de este GRB.

"Nuestro estudio revela que el jet del GRB 221009A presentaba un núcleo [central] estrecho, con 'alas' [laterales] más anchas e inclinadas que se extendían más que en los chorros típicos de las explosiones de rayos gamma", explica a SINC el primer autor, Brendan O'Connor, de la Universidad George Washington (EE UU), "se trata probablemente de una característica propia de las explosiones más energéticas".

El astrónomo destaca lo excepcional de este destello: "GRB 221009A es el estallido de rayos gamma más brillante hasta ahora. Es 70 veces más brillante que cualquier otro descubierto en más de 50 años de observación. Es un acontecimiento extraordinario que hemos tenido la gran suerte de observar en nuestra vida".

Otra de las autoras, Rosa Leticia Becerra, de la Universidad Nacional Autónoma de México, coincide: "Dadas las propiedades medidas, se estima que un evento así sucede cada 1000 años, por lo cual hemos sido sumamente afortunados en contar con la tecnología necesaria para detectarlo".

Los GRB más largos –que persisten durante más de unos segundos– suelen originarse por la muerte explosiva de una estrella masiva en rotación. GRB 221009A es un caso atípico dentro de este grupo. No sólo fue extraordinariamente larga, sino inesperadamente luminosa en todas las frecuencias, perturbando la ionosfera de la Tierra a su llegada.

Las observaciones se han realizado con diversos satélites, como el telescopio Fermi de la NASA. Conforme pasa el tiempo, el choque generado en un destello de rayos gamma como este se desacelera, emitiendo a frecuencias menores, como rayos X, óptico y radio. En todos esos rangos, también se ha seguido el evento con multitud de instrumentos (Swift, XMM-Newton, Hubble, Gemini, Lowell Discovery Telescope, Australia Telescope Compact Array...)

Los investigadores descubrieron que las tasas de decaimiento de los niveles de brillo en rayos X, óptico e infrarrojo durante el resplandor de GRB 221009A, que duró más de tres meses, no evolucionaron de la manera esperada. Su luminosidad superaba en un orden de magnitud a todos los demás resplandores de rayos X observados.

Agujero negro de estrella que colapsa

Según el equipo, esta discrepancia se reduciría si el chorro original fuera un "jet estructurado poco profundo", y si procediera de procesos 'magnetofluídicos' ligados a un agujero negro (formado en el corazón de una estrella masiva que colapsa) que gira rápidamente, con una masa de aproximadamente 5 masas solares.

Los autores han llegado a la conclusión de que GRB similares de alta energía y brillantes pueden ser impulsados por chorros estructurados lanzados por un motor central común.

"Debido a las distancias a las que se encuentran estos eventos (fuera de nuestra galaxia), muchos modelos son capaces de explicar las observaciones de manera general", apunta Becerra, "pero GRB 221009A, dada su energía y evolución temporal, permite resolver en más detalle lo que sucede dentro de estos eventos. Hemos analizado su geometría, y es mucho más compleja de lo que se sabía hasta ahora para la mayoría de los GRB".

Respecto a los próximos pasos, la astrónoma adelanta: "Una vez que se tienen tantas observaciones de un evento, es necesario contrastar con los modelos teóricos. Esto da la oportunidad de restringir parámetros como los ángulos de apertura del jet, o la energía que es posible producir en un GRB, y da pistas acerca de los progenitores, es decir, qué tipo de estrella (masa, metalicidad, viento, pérdida de masa, campo magnético, rotación, etc) produjo tal explosión".

Referencia:

Brendan O’Connor et al. 'A structured jet explains the extreme GRB 221009A'. 'Science Advances' (junio, 2023)

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