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Un telescopio robótico registra el material eyectado en una muerte cósmica

Comunicado de Prensa ESO PR 26/07.

Utilizando un telescopio robótico del Observatorio de La Silla, de ESO, los astrónomos han medido por primera vez la velocidad de las explosiones conocidas como estallidos de rayos gamma (GRBs). El material está viajando a la extraordinaria velocidad de más del 99,999% de la velocidad de la luz, el límite de máxima velocidad en el universo [1].

ESO PR Foto 26a/07: El telescopio REMEl telescopio REM del observatorio de La Silla está dedicado al seguimiento de los estallidos de rayos gamma.© ESO (pulsar sobre la imagen para ampliarla)

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“Con el desallorro de telescopios con base en tierra de giro rápido tales como el REM de 0,6 metros de ESO en La Silla, ahora podemos estudiar con gran detalle los primerísimos momentos que siguen a estas catástrofes cósmicas”, dice Emilio Molinari, líder del equipo que realizó el descubrimiento [2].

Los estallidos de rayos gamma son poderosas explosiones que ocurren en galaxias distantes, y que a menudo indican la muerte de estrellas. Son tan luminosos que, por un breve instante, casi rivalizan con todo el universo en luminosidad. Viven, sin embargo, un tiempo muy corto, de menos de un segundo hasta unos pocos minutos. Por largo tiempo los astrónomos han sabido que, para poder emitir una energía tan increíble en tan poco tiempo, el material en explosión debería moverse a una velocidad comparable con la de la luz, es decir, unos 300 000 km por segundo. Estudiando la evolución temporal de la luminosidad del estallido, ahora se ha podido medir esta velocidad por primera vez.

Los estallidos de rayos gamma, que son invisibles para nuestros ojos, son descubiertos por satélites artificiales. La colisión de los chorros de los GRBs en el gas que los rodea genera un post-resplandor visible en el óptico y en el infrarrojo cercano y que puede irradiar durante varias semanas. Se construyó en tierra un conjunto de telescopios robóticos listo para capturar esta emisión evanescente (véase ESO PR 17/07: Controlado por explosiones distantes).

El 18 de abril y el 7 de junio de 2006, el satélite Swift NASA/PPARC/ASI detectó dos brillantes GRBs. En cuestión de segundos, su posición fue transmitida a la Tierra, y el telescopio REM comenzó automáticamente a observar los dos campos, detectando los post-resplandores en el infrarrojo cercano, y monitoreó la evolución de su luminosidad en función del tiempo (la curva de luz). El pequeño tamaño del telescopio está compensado por su rapidez de giro, que permitió a los astrónomos comenzar las observaciones muy poco tiempo después de la detección de cada GRB (39 y 41 segundos después del alerta, respectivamente) y monitorear las primerísimas etapas de su curva de luz.

Los dos estallidos de rayos gamma estaban localizados a 9,3 y a 11,5 miles de millones de años luz, respectivamente.

ESO PR Foto 26b/07: Curva de luz de un GRBCurva de luz del estallido de rayos gamma del 7 de junio de 2006, GRB 060607A. Los puntos rojos son los datos obtenidos con el telescopio REM observando el post-resplandor (en la banda H del infrarrojo cercano) del estallido desde los 73 segundos posteriores a la explosión. La línea azul está ajustada con los datos que permite a los astrónomos determinar el pico de la curva de luz y de ese modo derivar la velocidad del material.© ESO (pulsar sobre la imagen para ampliarla)

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En ambos casos la curva de luz del post-resplandor se elevó inicialmente, alcanzó un pico, y finalmente comenzó a declinar, tal como típicamente lo hacen los post-resplandores GRB. Sin embargo, este pico es detectado en pocas oportunidades. Su determinación es muy importante, ya que permite una medición directa de la velocidad de expansión de la explosión del material. En ambos estallidos, la velocidad resultó ser muy cercana a la de la luz, precisamente un 99,999% de su valor. Los científicos utilizan un número especial, denominado factor Lorentz, para expresar estas altas velocidades. Los objetos que viajan mucho más lentamente que la luz tienen un factor Lorentz de aproximadamente 1, mientras que en los dos GRBs es de aproximadamente 400 [3].

“Por lo tanto, la materia está viajando a una velocidad que difiere de la de la luz por tres partes en un millón”, dice Stefano Covino, co-autor del estudio. “Si bien partículas aisladas del universo pueden ser aceleradas hasta velocidades aún mayores, es decir con factores Lorentz más altos, se debe comprender que en los casos presentes, es una masa equivalente a unas 200 veces a la masa de la Tierra la que adquirió esta velocidad increíble”.

“Ciertamente, nadie desearía estar en su camino”, agrega la miembro del equipo Susanna Vergani.

La medición del factor Lorentz es un paso importante en la comprensión de los estallidos de rayos gamma. Es de hecho uno de los parámetros fundamentales de la teoría que intenta explicar estas explosiones gigantescas, y hasta ahora era la única pobremente determinada.

“La próxima cuestión es qué tipo de “motor” puede acelerar la materia hasta velocidades tan altas”, dice Covino.

Más información

"REM observations of GRB060418 and GRB060607A: the onset of the afterglow and the initial fireball Lorentz factor determination", por E. Molinari, S. D. Vergani, D. Malesani, S. Covino, et al. El artículo está disponible aquí (A&A, 469, 2007).

El equipo REM está integrado por G. Chincarini, E. Molinari, F.M. Zerbi, L.A. Antonelli, S. Covino, P. Conconi, L. Nicastro, E. Palazzi, M. Stefanon, V. Testa, G. Tosti, F. Vitali, A. Monfardini, F. D'Alessio, P. D'Avanzo, G. Malaspina, S. Piranomonte, S.D. Vergani, P.A. Ward, S. Campana, P. Goldoni, D. Guetta, D. Malesani, N. Masetti, E.J.A. Meurs, L. Norci, E. Pian, L. Stella, G. Tagliaferri, G. Ihle, L. Gonzalez, A. Pizarro, P. Sinclair, y J. Valenzuela.

NOTAS:

[1].-Los estallidos de rayos gamma (GRBs) son destellos cortos de rayos gamma de alta energía que duran desde menos de un segundo hasta varios minutos [4]. Liberan una cantidad tremenda de energía en ese breve tiempo, lo que los convierte en los acontecimientos más poderosos desde el Big Bang.

Vienen en dos "sabores" diferentes, los cortos y los largos. A lo largo de los últimos años, esfuerzos internacionales han demostrado convincentemente que los GRBs largos está relacionados con la explosión final de estrellas masivas (hipernovas: véase, en inglés: ESO PR 16/03 ) mientras que los cortos muy probablemente se originan en la colisión violenta de estrellas neutrónicas y/o de agujeros negros (véase, por ejemplo: ESO PR 26/05: Así nacen los estallidos breves de rayos gamma y ESO PR 32/05: Un agujero negro devora una estrella neutrónica).

[2].-El REM es un telescopio automático pequeño (de 60 centímetros de diámetro) de reacción rápida, dedicado a monitorear el post-resplandor inmediato de los estallidos de rayos gamma. Está localizado en el observatorio de La Silla de ESO en Chile. Para más información, véase (en inglés) ESO Messenger, 113, 40, 2003.

[3].-Hablando estrictamente, el factor Lorentz es la proporción entre la energía total y la de la masa en reposo de la bola de fuego [5].

[4].-Los fotones de rayos gamma tienen aproximadamente un millón de veces la energía de los fotones visibles al ojo humano.

[5].-Sin tener en cuenta la fuente de origen de la energía GRB, la inyección de tanta energía en un volumen confinado hará que se forme una bola de fuego.

Contactos

Emilio Molinari
INAF / Osservatorio Astronomico di Brera
Merate, Italy
Phone: +39 039 9991158
Email: emilio.molinari (en) brera.inaf.it

Contactos nacionales para los medios
Bélgica - Dr. Rodrigo Alvarez +32-2-474 70 50 rodrigo.alvarez (en) ma.be
Dinamarca - Dr. Michael Linden-Vørnle +45-33-18 19 97 mykal (en) tycho.dk
España - Dr. Miguel Mas-Hesse +34918131196 mm (en) laeff.inta.es
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Italia - Dr. Leopoldo Benacchio benacchio (en) inaf.it
Holanda - Ms. Marieke Baan +31-20-525 74 80 mbaan (en) science.uva.nl
Portugal - Prof. Teresa Lago +351-22-089 833 mtlago (en) astro.up.pt
Suecia - Dr. Jesper Sollerman +46-8-55 37 85 54 jesper (en) astro.su.se
Suiza - Dr. Martin Steinacher +41-31-324 23 82 martin.steinacher (en) sbf.admin.ch

ESO, astronomía hecha en Europa

Observatorio de ESO en La Silla, desierto de Atacama, Chile.© ESO / La Silla

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Traducido para Astroseti.org por Heber Rizzo Baladán

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Web Site: ESO Press Release 26/07
Artículo: “Matter Flashed at Ultra Speed”
Fecha: Junio 12, 2007

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