Download Que son los brotes de rayos gamma? Nunzio Canzonieri

Que son los brotes de rayos gamma?
Nunzio Canzonieri, Universidad de Carabobo, FACYT.
Resumen - Descubiertos accidentalmente a finales de
los años 60, los brotes de rayos gamma, erupciones
repentinas y colosales de energía que se desvanecen
tan misteriosamente como aparecen, plantean todavia
muchos interrogantes. Los científicos tratan de
determinar con precisión sus distancias para calcular
sus energías y numerosas teorías se han propuesto
para explicarlos, desde colisiones de cometas con
distantes estrellas de neutrones hasta terremotos
estelares. El esfuerzo involucra a científicos
profesionales y aficionados de todo el mundo, que
buscan destellos de luz visible que se asocien con los
brotes de rayos gamma.
Lo primero puede ser hecho por astrónomos
aficionados. El telescopio entrará en operación pronto
en Kitt Peak , Arizona, gracias al esfuerzo de científicos
del MIT y del Centro de Vuelo Espacial Goddard de la
NASA.
Palabras clave - espectro electromagnético, estrella de
neutrones, pulsar, rayos gamma, rayos x.
Cuando ambos lados detectan un destello en el mismo
punto del cielo, se envía una señal al telescopio de
movimiento rápido en el centro Goddard. Este se
compone de un telescopio fijo de siete pulgadas y de
una cámara CCD que mira hacia un espejo plano capaz
de girar a cualquier punto del cielo en menos de un
segundo. Con suerte no pasará mucho tiempo antes de
detectar destellos de luz asociados a BRG.
I. Introducción.
De entre los objetos extraños que hay en el universo,
uno de ellos lo es tanto que quince años después de su
descubrimiento no hay explicación para su
comportamiento. Estos objetos permanecen luminosos
unos pocos segundos, emiten rayos gamma millones de
veces más energéticos que los fotones de la luz visible y
después se desvanecen y permanecen invisibles en toda
longitud de onda por muchos años. Son los llamados
brotes de rayos gamma (BRG).
No se conocen sus distancias porque no han sido
correlacionados con ninguna estrella o galaxia. Algunos
astrónomos piensan que se hallan en nuestra Vía
Láctea, otros en cambio creen que son extragalácticos.
Sin conocer su distancia no se puede determinar su
La cámara de transitorios explosivos del MIT consiste en
arreglos gemelos de dispositivos de carga acoplada
(CCD en inglés). Puede detectar el destello de estrellas
tan débiles como de magnitud 10 u 11. Sus programas
incorporados pueden detectar posibles fuentes de error
como, por ejemplo, aeroplanos, meteoros, satélites o
basura espacial.
IV. El cielo explosivo.
Se han detectado unos 500 BRG y se conoce la posición,
con diferentes grados de exactitud, de unos 180. Su
distribución espacial parece uniforme, lo que
desgraciadamente no nos informa sobre sus distancias.
El número estimado de estrellas de neutrones de
nuestra galaxia es de unos 100 millones. Si estas son las
fuentes de BRG deberían erupcionar más de una vez
cada una, porque su cantidad no sería suficiente para
poder observar una cada dos días como sucede ahora.
energía intrínseca. Si se encontraran a menos de mil
años luz su energía sería relativamente modesta,
comparable a la de típicas fuentes de rayos x. Pero si su
distancia fuera de millones de años luz su luminosidad
rivalizaría con la de las supernovas.
Los BRG fueron descubiertos accidentalmente por
científicos del Laboratorio Nacional de Los Alamos en
Nuevo Mexico EEUU, mientras usaban los satélites
militares Vela para detectar pruebas nucleares en la
atmósfera terrestre. Estos satélites tenían una baja
resolución angular y aunque estaba claro que los BRG
no tenían su origen en la tierra, el sol o la luna, no se
podía saber si provenían de estrellas cercanas o de
distantes galaxias activas. Se asumió que al
determinarse su posición con mayor precisión, se harían
evidentes sus contrapartidas en luz visible.
Sorprendentemente no se han encontraron sus
contrapartidas luminosas y ni siquiera objetos
sospechosos de serlo. Hoy el consenso general es que
no se han encontrado esas contrapartidas, excepto
quizá por una excepción.
II. Un brote nebuloso?
El 5 de marzo de 1979 se detectó uno de los BRG más
intensos hasta la fecha, con una duración suficiente
como para revelar variaciones periódicas de ocho
segundos, comparable a la tasa de rotación de las
estrellas de neutrones. Detectado por nueve sondas en
el sistema solar interior, debido a su intensidad y la
cantidad de mediciones realizadas, la incertidumbre en
la posición o “cuadro de error”, de su probable fuente
fue la más pequeña hasta entonces. Mejor aún,
coincidía con un remanente de supernova, la N49,
exactamente donde cabría encontrar una estrella de
neutrones al acecho.
Pero la N49 se encuentra a 170000 años luz en la Gran
Nube de Magallanes. Considerando esa distancia, la
energía liberada habría sido tan grande que solo la
radiación de rayos gamma hubiera superado la
luminosidad total de nuestra galaxia por una fracción de
segundo. Un observador mirando hacia la Gran Nube de
Magallanes habría visto una luminosidad como la de
Venus, pero nadie vio eso.
Además el intervalo entre erupciones sería de unos
500000 años para cada estrella.
Se han observado tres objetos inusuales que
erupcionaron más de una vez, los llamados repetidores
suaves de rayos gamma. Estos emiten un exceso de
rayos gamma de baja energía y muy pocos de alta
energía. Aunque erupcionan repetidamente su
frecuencia es aún impredecible. A pesar de esto si
somos pacientes pudiéramos atrapar alguno en el acto.
V. De cometas a terremotos.
Si los BRG provienen de estrellas de neutrones hay
varias explicaciones para ellos. Una de las primeras dice
que se originan al colisionar cometas o meteoros contra
esas estrellas. Otra posibilidad es que se trate de
pulsares extintos. Al irradiar energía los pulsares van
reduciendo su velocidad de giro, hasta que este no es
suficiente para soportar la corteza de la estrella contra
su propio peso, ocurriendo un reajuste drástico que
resulta en un terremoto estelar con una energía
suficiente para explicar el BRG.
Otro escenario, que involucra estrellas de neutrones,
contempla explosiones termonucleares en sus
superficies, pero esta es la explicación para los brotes
de rayos x, los cuales no tienen relación alguna con los
de rayos gamma. Esto podría deberse a que las
estrellas de neutrones que originan los BRG tienen
campos magnéticos más fuertes que las estrellas de
neutrones que originan rayos x.
Por extrañas que parezcan estas ideas, son solo una
pequeña muestra de las explicaciones posibles. Una de
las
más
imaginativas
involucra
microlentes
gravitacionales. Cuando los rayos gamma de un BRG
pasan a través de un cúmulo de galaxias en su camino a
la tierra, se doblan un poco por los campos
gravitacionales de estos. Así los rayos no llegan juntos y
vemos una serie de rayos desde la misma dirección, lo
que nos hace creer que se trata de un repetidor de
rayos gamma.
Puede que todas las teorías descritas sean correctas
como también cabe que ninguna lo sea. Quizá la teoría
correcta no se ha imaginado aún.
Aunque no se ha zanjado el debate sobre su distancia
parece claro que su fuente fue una estrella de
neutrones.
III. Destellos de luz visible.
Un sorprendente descubrimiento parece indicar que
algunos BRG generan luz visible. En 1981 Bradley
Schaefer, un estudiante graduado del MIT, encontró en
placas fotográficas archivadas en el Harvard College
Observatory, evidencia de tres casos de emisión visible
dentro del “cuadro de error” de BRG ya conocidos. Los
objetos de Schaefer no son como las típicas estrellas
variables. Pasan de alcanzar un pico de brillantez de
magnitud 3 a la invisibilidad, aún en placas capaces de
detectar la magnitud 24, durante la fase de
desvanecimiento. Presumiblemente la emisión visible y
el BRG ocurren al mismo tiempo pero todavía no hemos
captado un evento simultáneo en ambas partes del
espectro. Esto se puede lograr de dos maneras:
mediante un equipo de observadores que vigilen el cielo
o mediante un nuevo tipo de telescopio inteligente,
capaz de detectar un destello e inmediatamente
responder con una batería de mediciones.
VI. El papel de los aficionados.
La búsqueda de los destellos visibles asociados a los
BRG puede hacerse con telescopios pequeños de
astrónomo aficionado. Pero hay tres problemas: saber
donde y cuando mirar, registrar cada destello para su
posterior análisis y descartar los destellos falsos. Los dos
últimos se resuelven fácilmente con tecnología sencilla
y un poco de inteligencia. Puede ajustarse una cámara
para que registre cada destello y con dos exposiciones
de cámaras ampliamente espaciadas se pueden
descartar destellos de aeroplanos y otras fuentes. El
problema de donde y cuando mirar es más desafiante.
Aunque conocemos su posición no sabemos si los
repetidores y otros BRG volverán a estallar. Encontrar el
destello visible de un brote será cuestión de suerte.