Las supernovas son fáciles de detectar... después de que estallaron. Pero... ¿y antes?

Supernova. Crédito: NASA

Tres poderosos estallidos provenientes de tres diferentes regiones del espacio han dejado a los saltos a los científicos. Estos estallidos, que duraron solamente unos pocos segundos, podrían ser sistemas de alerta temprana para las explosiones estelares llamadas supernovas, que podrían comenzar a aparecer en cualquier momento.

Los primeros dos, llamados destellos de rayos-X, ocurrieron el 12 y el 16 de setiembre, respectivamente. Fueron seguidas por una explosión más poderosa el 24 de setiembre que parece encontrarse entre un destello de rayos-X y una explosión gamma con todas las de la ley. Un descubrimiento interesante en sí mismo. Si estas señales llevan a supernovas, como se espera, los científicos podrían tener una herramienta para predecir explosiones estelares y luego observarlas desde el principio hasta el final.

Un equipo liderado por el Dr. George Ricker del Instituto Tecnológico de Massachusetts detectó las explosiones con el Explorador Fugaz de Alta Energía (HETE-2) de la NASA. Equipos científicos de todo el mundo se han unido, utilizando observatorios ubicados en tierra y en el espacio, divididos y en conflicto sobre cuál de las regiones explosivas deber ser rastreadas más detenidamente.

“Cada estallido ha sido hermoso”, dijo Ricker. “Dependiendo de cómo evolucionen, podrían apoyar teorías importantes sobre las supernovas y los estallidos de rayos gamma. Estas dos últimas semanas han sido algo así como “apunten, tiren, recarguen”. La naturaleza continúa entregando, y nuestro satélite HETE-2 continúa respondiendo sin fallas”.

Satélite HETE-2. Crédito: MIT

Los estallidos de rayos gamma son las más poderosas explosiones que se conocen, exceptuando al Big Bang. Muchos de ellos parecen ser causados por la muerte de estrellas masivas que colapsan en un agujero negro. Otros podrían ser el producto de la fusión de estrellas neutrónicas o de agujeros negros. En cualquier caso, el evento muy probablemente produzca dos angostos chorros gemelos que se disparan en direcciones opuestas y que transportan enormes cantidades de energía. Si uno de los chorros apunta hacia la Tierra, vemos a esta energía como un estallido de rayos gamma.

Los más débiles destellos de rayos-X podrían ser estallidos de rayos gamma vistos ligeramente fuera de ángulo con respecto a la dirección del chorro, algo similar a como la luz de una linterna resulta menos enceguecedora cuando se la ve desde un ángulo. La mayoría de las partículas lumínicas de los destellos de rayos-X, llamadas fotones, tienen la energía de los rayos-X, pero no tanta como la de los rayos gamma. Los dos tipos de estallidos duran solamente desde unos pocos milisegundos hasta algo así como un minuto. HETE-2 detecta los estallidos, estudia sus propiedades, y proporciona una localización para que otros observatorios puedan estudiar el resplandor remanente en detalle.

El trío de estallidos de las últimas semanas tiene el potencial de definir dos debates de larga data. Algunos científicos dicen que los destellos de rayos-X son algo completamente diferente, sin relación con los estallidos de rayos gamma y las explosiones de las estrellas masivas. La detección de una supernova en la región donde apareció el destello de rayos-X refutaría esa creencia, y confirmaría la conexión entre los dos hechos. Las observaciones siguientes del estallido del 24 de setiembre, denominado GRB040924 por la fecha en que fue observado, ya están solidificando la teoría de una explosión cósmica continua desde los destellos de rayos-X hasta los GRBs (Gamma Ray Burst = estallido de rayos gamma).

Telescopio robótico de 1,5 metros (60 pulgadas) del Observatorio del Monte Palomar. Crédito: Caltech

De más interés para los cazadores de supernovas es el hecho de que los destellos de rayos-X están más cerca de la Tierra que los GRBs. Si bien se ha hecho la conexión entre los GRBs y las supernovas, estas últimas están demasiado distantes como para ser estudiadas en detalle. Los destellos de rayos-X podrían ser señales de supernovas en las que los científicos podrían realmente hincar el diente y estudiar en detalle. Pero por ahora, lo único que se puede hacer es mirar y esperar.

“El año pasado, el descubrimiento de GBR030329 realizado por HETE-2 selló la conexión entre los estallidos de rayos gamma y las supernovas masivas”, dijo el profesor Stanford Woosley de la Universidad de California en Santa Cruz, que ha luchado por varias teorías que conciernen a la física de las explosiones estelares. “Estos dos estallidos de setiembre podrían representar la primera vez en que veamos un destello de rayos-X que conduzca a una supernova. Muy pronto podríamos saberlo”.

El observatorio Swift de la NASA Crédito: NASA

Además de todo ésto, GRB040924 marcó el récord en generar la respuesta más rápida hasta ahora para un satélite de estallidos de rayos gamma. HETE-2 detectó el estallido y envió la información a través de la Red de Coordenadas de Estallidos de Rayos Gamma operada por la NASA en menos de 14 segundos, lo que llevó a una detección óptica unos 15 minutos después obtenida por el telescopio de 1,5 metros de Palomar, justo al norte de San Diego. El Dr. Derek Fox de Caltech fue el jefe de esta observación.

“Esperamos obtener mucho más de este tipo de ciencia emocionante, luego del lanzamiento de Swift”, dijo la Dra. Anne Kinney, directora de la División Universo de la NASA. Swift, que será lanzado en octubre, contiene tres telescopios (de rayos gamma, de rayos-X y óptico / ultravioleta) para la detección rápida de estallidos, enlace de información, y observaciones inmediatas subsiguientes del resplandor remanente.

HETE fue construido por MIT como una misión de oportunidad bajo el Programa Explorador de la NASA, con la colaboración entre varias universidades de los EE.UU., el Laboratorio Nacional de Los Álamos, y científicos y organizaciones de Brasil, Francia, India, Italia y Japón.

Información adicional sobre la física de las explosiones estelares

Si bien muchos científicos dicen que los destellos de rayos-X son estallidos de rayos gamma vistos ligeramente fuera de ángulo, hay otra teoría que dice que la explosión estelar que causa el destello de rayos-X es rica en bariones (una familia de partículas que incluye protones y neutrones), en oposición a los leptones (partículas entre las que se incluyen los electrones). Un estallido dominado por bariones produciría más rayos-X, mientras que uno dominado por leptones produciría más rayos gamma. Esto sucede porque los bariones se mueven más lentamente que los leptones, y la materia que se mueve a menor velocidad crea un estallido de energía más baja en todos los ángulos.

Según el Dr. Stanford Woosley, la conexión supernova / GRB sería ésta: cuando una estrella masiva acaba con su combustible nuclear, su núcleo colapsa, pero sin que se entere su parte exterior. Se forma en el interior un agujero negro rodeado por un disco de materia en acreció y, en el lapso de unos pocos segundos, éste lanza un chorro de materia que se aleja del agujero negro, y que en última instancia es el que produce el estallido de rayos gamma. El chorro atraviesa la capa exterior de la estrella unos nueve segundos después de su creación. El chorro, junto a los fuertes vientos provenientes del níquel-56 radiactivo que estalla en el interior del disco, destroza la estrella en cuestión de segundos. Sin embargo, desde nuestro punto de vista, no veremos la supernova hasta unas dos semanas después del GRB porque la región está enfundada en gas y polvo, que bloquea la luz.

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Web Site: Universe Today
Artículo: “Astronomers on Supernova High Alert”
Fecha: Octubre 01, 2004

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Para Astroseti.org: Heber Rizzo Baladán

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Enlace con el artículo en inglés: aquí.