El fenómeno más energético del Universo visto desde la Tierra ocurrió el 19 de marzo de 2008

El 19 de marzo de 2008 se vio en la Tierra el fenómeno más energético del Universo detectado hasta la fecha, producto de la muerte de una estrella tan lejana que su luz tardó unos seis mil millones de años en llegar. Su intensidad fue tal que pudo observarse desde la Tierra a simple vista: 2,5 millones de veces superior al de la supernova más brillante detectada hasta la fecha.

Los científicos que investigaron el fenómeno en un principio propusieron un novedoso modelo que describe este fenómeno estelar como un doble chorro de energía (jet doble); de otro, señalaban que la orientación del estallido, que apuntaba directamente a la Tierra, permitió verlo claramente. Javier Gorosabel, del Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA), en Granada (España), explicó entonces: “GRB080319B fue un hallazgo importante por su brillo, pero puede que en realidad no fuera más brillante que otros».

La hipótesis fue que de la estrella partían dos chorros bipolares, uno muy estrecho y energético contenido dentro de otro menos energético y unas veinte veces más ancho, lo que generó dos conos de luz, algo así como un faro contenido dentro de otro. El cono más estrecho, y por lo tanto más energético, apuntaba justo en dirección a la Tierra, por eso GRB080319B parecía tan brillante”.

Los investigadores han calculado que el material expulsado en el chorro estrecho viajaba casi a la velocidad de la luz (99,99995%) y plantean la posibilidad de que todos los estallidos de rayos gamma presenten chorros dobles, sin embargo es muy reducida la posibilidad de que se dé un alineamiento tan afortunado como el de GRB080319B.

Los estallidos de rayos gamma (GRB por su nombre en inglés) constituyen el fenómeno más energético del Universo. La mayoría tiene lugar cuando una estrella consume su combustible y carece de energía para compensar la fuerza de la gravedad: su núcleo se derrumba y se crea un agujero negro o una estrella de neutrones, mediante un proceso que no se comprende completamente, impulsa potentes chorros de gas hacia el exterior. Al ser lanzados hacia el espacio, los chorros inciden en masas de gas lanzadas previamente por la estrella y las calientan, generando brillos posteriores de gran intensidad.

En el proceso, emergen unos chorros bipolares que expulsan materia a una velocidad muy próxima a la de la luz. El estallido de rayos gamma se produce por fenómenos de choque dentro de los chorros y, a medida que estos colisionan con el material expulsado por la estrella a lo largo de la vida, lo comprimen y producen lo que se conoce como afterglow (resplandor), cuyo estudio permite determinar la distancia del evento.

El estallido mejor documentado

GRB080319B, por la intensidad con que fue percibido, mostró la mayor cantidad y calidad de datos nunca antes recogidos del estallido de rayos gamma. Los primeros datos ópticos son simultáneos a la explosión en rayos gamma y mostraron, por primera vez y con gran resolución temporal, la emisión del llamado flash óptico, el propio estallido de luz, que pudo apreciarse a simple vista desde la Tierra.

La obtención de datos ópticos de GRB080319B simultáneos a los rayos gamma se debió a la casualidad. Aproximadamente treinta minutos antes del suceso, se había detectado otro estallido, el GRB080319A, separado en el cielo tan solo por diez grados de la posición de GRB080319B. Este hecho permitió que tanto el satélite Swift como algunos telescopios terrestres de gran campo, que ya estaban observando GRB080319A, observaran la región de GRB080319B incluso antes de que estallara.

La temprana detección óptica permitió un seguimiento sin precedentes desde los primeros segundos hasta meses después del estallido. En la colaboración internacional para hacer la observación participaron más de doce países y se compilaron datos multifrecuencia de más de quince telescopios tanto en la tierra como en el espacio.

Los datos se recogieron con el interferómetro de Plateau de Bure, en los Alpes, el más potente de su clase en todo el planeta.

Con los datos iniciales recogidos se publicó un documento en el número del 11 de septiembre de 2008 de la revista Nature, liderado por Judith Racusin, de la Universidad Estatal de Pensilvania (EE.UU.), y en el que participaron un equipo de 92 coautores, informando de las observaciones en todo el espectro electromagnético, que se iniciaron 30 minutos antes de la explosión, y que continuaron después de ella durante meses (Racusin, J. L. et al. 2008, «Broadband observations of the naked-eye gamma-ray burst GRB 080319B», Nature, 11 Sept.2008).

El equipo cree que el chorro dirigido hacia la Tierra contenía un componente ultra-rápido con una desviación de sólo 0,4 grados (ligeramente más pequeño que el tamaño aparente de la luna llena). Dicho chorro está contenido en otro de energía ligeramente inferior, pero 20 veces más ancho.

El componente ancho es más habitual en otras explosiones. “Quizás todas las explosiones de rayos gamma presentan un chorro estrecho, pero los astrónomos no lo detectan en la mayoría de las ocasiones”, dijo en ese entonces Stefano Covino, de la Universidad de Milano Bicocca y uno de los miembro del equipo. “Tuvimos la suerte de ver este monstruo por el tubo de su estrecho y potente chorro, y la probabilidad de que se produzca esta alineación casi completa es de una cada década”, ha añadido su colega Cristiano Guidorzi.

GRB 080319B fue detectada por el satélite Swift (de la NASA, STFC y ASI), en una zona de la constelación de Boötes. Un gran número de telescopios terrestres reaccionaron rápidamente para estudiar este nuevo objeto en el cielo, entre los que estaba el Very Large Telescope (VLT) del Observatorio del Sur Europeo (ESO), que fue el primero en calcular la distancia a la que se encuentra el objeto: 7.500 millones de años luz. La luz visible de la explosión fue detectada por numerosas cámaras de campo amplio de todo el mundo, montadas en telescopios que monitorizan constantemente un porcentaje importante del cielo. Una de ellas es la cámara TORTORA, montada en el telescopio de 0,6 metros REM del observatorio de La Silla (Chile) del ESO.

Las imágenes de alta velocidad de TORTORA proporcionan la visión más detallada obtenida hasta ahora en el espectro visible de una explosión inicial de rayos gamma. «Hemos esperado mucho tiempo esto» ha dicho el investigador senior de TORTORA Grigory Beskin, del Special Astrophysical Observatory, en Rusia . Los datos recopilados simultáneamente por TORTORA y por el satélite Swift han permitido a los astrónomos explicar las características de esta explosión.

El acontecimiento también se grabó con las cámaras del proyecto «Pi of the Sky» en una secuencia de 4 minutos, formada por imágenes de 10 segundos de duración. En cerca de 20 segundos, el objeto se hizo tan brillante que pudo verse a simple vista. A continuación comenzó a atenuarse, y en 4 minutos se atenuó 100 veces, momento en que la observación fue asumida por telescopios de mayor tamaño.

El proyecto “Pi of the Sky”, inspirado por Bohdan Paczynski, un gran astrofísico que falleció en 2007, contribuyó en gran medida al conocimiento de las GRB (explosión de rayos gamma), y siempre sostuvo que los pequeños telescopios poseen un gran potencial para la exploración del cielo. La observación de «Pi of the Sky», junto con datos de rayos gamma del satélite Swift, ha confirmado por primera vez, con una precisión de 10 s, que la emisión óptica se inicia simultáneamente a la erupción de rayos gamma. Las observaciones ópticas realizadas durante los primeros segundos de la erupción son cruciales para comprender el mecanismo de liberación de esa enorme cantidad de energía.