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El lado oscuro de la naturaleza: el crimen fue "casi" perfecto.

Comunicado de Prensa ESO PR 49/06.

Nuevamente la naturaleza ha complicado a los astrónomos. Justo cuando pensaban que habían comprendido la forma en que se crean los estallidos de rayos gamma, han descubierto lo que parece ser la evidencia de una nueva clase de explosión cósmica. Estas parecen cuando un agujero negro recién nacido engulle la mayor parte de la materia de su estrella materna.

Los estallidos de rayos gamma (GRBs), las explosiones más poderosas del universo, señalan la formación de un nuevo agujero negro, y vienen en dos “sabores”, largos y cortos. En años recientes, los esfuerzos internacionales han demostrado que los estallidos largos de rayos gamma están relacionados con la muerte explosiva de estrellas masivas (hipernovas: véase ESO PR 16/03).

ESO PR Foto 49a/06Imágenes en tres colores (bandas V, R e I) del estallido de rayos gamma GRB 060614. El GRB se puede ver en el centro superior. Las dos imágenes fueron tomadas en momentos diferentes: la de la izquierda en la noche del 15 de junio de 2006 (1,7 días después del estallido) y la de la derecha durante la noche del 16 de julio de 2006 (33 días después del estallido). Claramente, el GRB se ha desvanecido muy rápidamente entre los dos momentos. La galaxia anfitriona es muy tenue y difícilmente visible en estas imágenes. (pulsar sobre la imagen para ampliarla)

El año pasado, las observaciones realizadas por diferentes equipos (entre los que se incluyen las colaboraciones GRACE y MISTICI que utilizan los telescopios de ESO) de los post-resplandores de dos estallidos cortos de rayos gamma proporcionaron la primera evidencia concluyente de que esta clase de objetos se forma muy probablemente por la colisión de dos objetos compactos, estrellas de neutrones o agujeros negros (véase ESO PR 26/05 y (en inglés) ESO PR 32/05).

Sin embargo, los recién descubiertos GRBs no encajan en este escenario. En cambio, parecen compartir las propiedades tanto de los estallidos largos como de los cortos.

“Debe estar en juego algún proceso desconocido, sobre el cual no tenemos ninguna clave en el presente”, dijo Massimo Della Valle del Osservatorio Astrofisico di Arcetri en Fireze, Italia, autor principal de uno de los informes publicados en el número de esta semana de la revista Nature. “O es una nueva clase de fusión que es capaz de producir estallidos largos, o una nueva clase de explosión estelar en la cual la materia no puede escapar del agujero negro”.

Uno de los sucesos misteriosos ocurrió el 14 de junio de 2006, de ahí su nombre, GRB 060614. El GRB duró 102 segundos, y pertenece claramente a la categoría de los estallidos largos. Como ocurrió en una galaxia relativamente cercana, localizada a apenas 1 600 millones de años luz de distancia en la constelación Indus, los astrónomos de todo el mundo apuntaron ansiosamente sus telescopios hacia allí para capturar a la supernova, observando y esperando como si fuera una caja de sorpresas a punto de abrirse.

La colaboración MISTICI utilizó el Telescopio Muy Grande de ESO para seguir el estallido durante 50 días. “A pesar de nuestro monitoreo profundo, no se observó una reaparición de luminosidad debida a una supernova”, dijo Gianpietro Tagliaferry del Observatorio de Brera, Italia, uno de los miembros del equipo. “Si hubiera estado presente una supernova, debería haber sido al menos 100 veces menos luminosa que cualquier otra supernova asociada comúnmente con un estallido largo”.

La explosión ocurrió en una galaxia enana que muestra signos moderados de formación estelar. Entonces, había estrellas masivas presentes y, al final de su vida, alguna de ellas pudo haber lanzado este prolongado y agonizante grito antes de desvanecerse en un agujero negro. “¿Por qué lo hizo en una forma tan oscura, sin signos de una supernova?”, preguntó Guido Chincarini, de la Universidad de Milano-Bicocca, Italia, otro de los miembros del equipo. “Una posibilidad es que se formó un agujero negro que no permitió que escapara nada de materia. Todo el material que es eyectado comúnmente en una explosión supernova habría caído entonces nuevamente y habría sido engullido”.

ESO PR Foto 49c/06: Imagen en tres colores (bandas B, V y R) del estallido de rayos gamma observado el 5 de mayo de 2006, GRB 06055, con el instrumento FORS en el VLT. La galaxia anfitriona es una galaxia espiral que se encuentra a una distancia de 1 300 millones de años luz. La flecha amarilla muestra el lugar donde explotó la estrella, una región de formación estelar en uno de los brazos espirales de la galaxia. (pulsar sobre la imagen para ampliarla)

A la misma conclusión había llegado previamente otro equipo que había monitoreado al GRB 060614 y a otro estallido, el GRB 060505 (5 de mayo de 2006), durante 5 y 12 semanas, respectivamente. Para ello, habían utilizado el VLT de ESO y el telescopio danés de 1,54 metros en La Silla.

El GRB 060505 había sido un estallido poco luminoso con una duración de cuatro segundos, y que por lo tanto pertenece a la categoría de estallidos largos [1].

En el caso del GRB 060505, los astrónomos pudieron ver únicamente el estallido en luz visible durante una noche, y luego se desvaneció, mientras que en el caso del GRB 060614, lo pudieron seguir únicamente durante cuatro noches después del estallido. Por lo tanto, si hubiera habido supernovas asociadas con estos estallidos largos, como podría haberse esperado, entonces debería haber sido cien veces menos luminosa que una supernova normal.

“Aunque ambos estallidos fueron largos, la notable conclusión de nuestro monitoreo es que no hubo supernovas asociadas con ellos”, dijo Johan Fynbo del Centro DARK de Cosmología en el Instituto Niels Bohr de la Universidad de Copenhague en Dinamarca, quien encabezó el estudio. “Es algo así como no haber escuchado el trueno en una tormenta cercana cuando se había podido ver un relámpago de mucha duración”.

En el estallido de mayo, el equipo había obtenido imágenes profundas en condiciones de observación muy buenas, lo que permitió la localización exacta del estallido en su galaxia anfitriona. Esta galaxia resultó ser una pequeña espiral, y el GRB ocurrió en una compacta región de formación estelar en uno de los brazos espirales de la galaxia. Esto es una fuerte evidencia de que la estrella que generó el estallido era masiva [2].

“En el caso del evento del 5 de mayo, tenemos evidencia de que se debió a una estrella masiva que murió sin convertirse en una supernova”, dijo Fynbo. “Ahora debemos descubrir cual es la fracción de las estrellas masivas que mueren sin que nos demos cuenta, es decir, sin producir ni estallidos de rayos gamma ni supernovas”.

“Cualquiera que sea la solución al problema, resulta claro que estos nuevos resultados representan un reto para el escenario comúnmente aceptado, en el que los estallidos largos están asociados con una supernova luminosa”, dijo Daniele Malesani, de la Escuela Internacional para Estudios Avanzados de Trieste, y que ahora trabaja también en el Centro DARK de Cosmología. “Nuestra esperanza es que podamos descubrir más sobre estos estallidos no convencionales. ¡La búsqueda está en marcha!”.

Más información

Los dos estallidos de rayos gamma fueron descubiertos con el satélite Swift de NASA/ASI/PPARC, que está dedicado a la detección de estas poderosas explosiones.

El trabajo aquí presentado fue publicado en el número del 21 de diciembre de 2006 de la revista Nature: "No supernovae associated with two long-duration gamma-ray bursts", por Johan P. U. Fynbo et al., y "An enigmatic long-lasting gamma-ray burst not accompanied by a bright supernova", por Massimo Della Valle et al. Otros dos informes sobre los mismos eventos fueron publicados en el mismo número de Nature.

El equipo dirigido por los italianos (la colaboración MISTICI) está compuesto por Massimo Della Valle (INAF, Osservatorio Astrofisico di Arcetri, Italia), Guido Chincarini (INAF, Osservatorio Astronomico di Brera & Università degli Studi di Milano-Bicocca, Italia), Nino Panagia (Space Telescope Science Institute, EE.UU.), Gianpiero Tagliaferri, Dino Fugazza, Sergio Campana, Stefano Covino, and Paolo D'Avanzo (INAF, Osservatorio Astronomico di Brera, Italia), Daniele Malesani (SISSA/ISAS, Italia y Dark Cosmology Centre, Copenhage), Vincenzo Testa, L. Angelo Antonelli, Silvia Piranomonte, y Luigi Stella (INAF, Osservatorio Astronomico di Roma, Italia), Vanessa Mangano (INAF/IASF Palermo, Italia), Kevin Hurley (Universidad de California, Berkeley, EE.UU.), I. Felix Mirabel (ESO), y Leonardo J. Pellizza (Instituto de Astronomia y Fisica del Espacio).

El equipo dirigido por los daneses está compuesto por Johan P. U. Fynbo, Darach Watson, Christina C. Thöne, Tamara M. Davis, Jens Hjorth, José Mará Castro Cerón, Brian L. Jensen, Maximilian D. Stritzinger, y Dong Xu (Dark Cosmology Centre, Universidad de Copenhage, Dinamarca), Jesper Sollerman (Dark Cosmology Centre and Department of Astronomy, Universidad de Estocolmo, Suecia), Uffe G. Jørgensen, Tobias C. Hinse, y Kristian G. Woller (Niels Bohr Institute, Universidad de Copenhage), Joshua S. Bloom, Daniel Kocevski, Daniel Perley (Department of Astronomy, Universidad de California en Berkeley, EE.UU.), Páll Jakobsson (Centre for Astrophysics Research, Universidad de Hertfordshire, Reino Unido), John F. Graham y Andrew S. Fruchter (Space Telescope Science Institute, Baltimore, EE.UU.), David Bersier (Astrophysics Research Institute, Liverpool John Moores University, Reino Unido), Lisa Kewley (Universidad de Hawai, Institute of Astronomy, EE.UU.), Arnaud Cassan y Marta Zub (Astronomisches Rechen-Institut, Zentrum für Astronomie der Universität Heidelberg, Alemania), Suzanne Foley (School of Physics, University College Dublin, Irlanda), Javier Gorosabel (Instituto de Astrofísica de Andalucía, Granada, España), Keith D. Horne (SUPA Physics/Astronomy, University of St Andrews, Escocia, Reino Unido), Sylvio Klose (Thüringer Landessternwarte Tautenburg, Alemania), Jean-Baptiste Marquette (Institut d'Astrophysique de Paris, Francia), Enrico Ramirez-Ruiz (Institute for Advanced Study, Princeton y Department of Astronomy and Astrophysics, Universidad de California, Santa Cruz, EE.UU.), Paul M. Vreeswijk (ESO y Departamento de Astronomía, Universidad de Chile, Santiago, Chile), and Ralph A. M. Wijers (Astronomical Institute 'Anton Pannekoek', Universidad de Amsterdam, Holanda).

NOTAS:

[1].- La línea divisoria entre los estallidos largos y cortos es de dos segundos. La diferencia entre los dos no radica únicamente en su duración: los estallidos cortos consisten en fotones de energía más alta que la de los fotones de los estallidos cortos. Por lo tanto, se puede inferir que los orígenes físicos de ambos son diferentes.

[1].- Debido a sus vidas muy breves (de apenas unos pocos millones de años), las estrellas masivas se encuentran únicamente en las regiones de formación estelar.

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ESO, astronomía hecha en Europa

VLT (Very Large Telescope) de ESO en Paranal, Chile.© ESO / Paranal

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Traducido para Astroseti.org por Heber Rizzo Baladán

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Web Site: ESO Press Release 49/06
Artículo: “VLT Uncovers New Way to Form Black Hole”
Fecha: Diciembre 20, 2006

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