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Miércoles, 21 agosto 2013
Astrofísica

Confirman que los estallidos de rayos gamma más breves provienen de la colisión de estrellas de neutrones

Una explosión de rayos gamma es un fogonazo o destello de luz de alta energía (rayos gamma) causado por fenómenos, no muy bien conocidos, en los que intervienen cantidades colosales de energía. Hay dos tipos esenciales de estallidos de rayos gamma: Los de larga y los de corta duración.

Un análisis detallado de datos reunidos mediante el Telescopio Espacial Hubble de la NASA y la ESA (Agencia Espacial Europea) ha proporcionado las evidencias más claras halladas hasta ahora, de que las explosiones de rayos gamma de corta duración son provocadas por la fusión de dos objetos estelares de tamaño pequeño pero densidad elevadísima, como un par de estrellas de neutrones o una estrella de neutrones y un agujero negro.

Un agujero negro es básicamente el cadáver de una estrella prensada sobre sí misma por su propia gravedad, al faltarle la fuerza que la mantenía "hinchada". Una vez alcanzado ese estado colosal de compresión, su campo gravitacional se vuelve tan poderoso que absorbe todo lo que pase cerca, incluyendo la mismísima luz. Por eso no emite ni refleja luz alguna.

Una estrella de neutrones también es el núcleo muerto de una estrella que previamente explotó como supernova pero, pese a comprimirse mucho, no se ha convertido en agujero negro. Aún así, la materia de una estrella de neutrones alcanza densidades formidables, que no existen de forma natural en la Tierra: Una simple cucharada de la materia de la que está hecha una estrella de neutrones pesa más que las montañas del Himalaya. De hecho, la composición química de una estrella de neutrones tiene muy poco que ver con la de la materia de cualquier astro normal, o sea menos comprimido. La compresión que reina en una estrella de neutrones es tan brutal que en los átomos fuerza a los electrones a "incrustarse" contra los protones, dando lugar a neutrones. De ahí que a esta clase de objetos se les llame estrellas de neutrones.

[Img #15189]
Esta secuencia ilustra un modelo para la formación de un fogonazo breve de rayos gamma. 1: Un par de estrellas de neutrones en un sistema binario se acercan paulatinamente la una a la otra trazando una espiral. El momento orbital se disipa a través de la emisión de ondas gravitatorias, que son como pequeñas ondulaciones en el tejido del espacio-tiempo. 2: En los milisegundos finales, y mientras los dos objetos se están fusionando en uno solo, expulsan materiales altamente radiactivos. Esta masa de materia radiactiva se calienta y expande, emitiendo el estallido de luz que es la kilonova. Ésta es acompañada por un fogonazo de rayos gamma, que dura sólo una décima de segundo pero que es 100.000 millones de veces más brillante que el resplandor de la kilonova. 3: La "nube ardiente" o "bola de fuego" bloquea la luz visible pero no frena las emisiones en la banda infrarroja. 4: Un disco de "escombros" rodea al objeto resultante de la fusión de los dos. El nuevo objeto puede haberse derrumbado del todo sobre sí mismo formando un agujero negro. ((Imagen: NASA, ESA, y A. Field -STScI-)

La evidencia definitiva de que los estallidos de rayos gamma de corta duración son provocados por la fusión de dos objetos estelares muy densos, provino de las observaciones del Hubble en luz del infrarrojo cercano del resplandor que acompañó a un fogonazo breve de rayos gamma. El análisis, hecho por el equipo de Nial Tanvir de la Universidad de Leicester en el Reino Unido, sobre el brillo remanente de ese estallido, revela por primera vez un nuevo tipo de explosión estelar a la que se ha denominado kilonova.

Una kilonova, que típicamente acompaña a un estallido de rayos gamma de corta duración, es unas 1.000 veces más brillante que una nova. Ésta es causada típicamente en una estrella enana blanca por una explosión muy potente, pero no tanto como para destrozar la estrella. Una kilonova tiene sólo entre una centésima y una décima parte del brillo de una supernova típica, una explosión que destroza a una estrella de gran masa.

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