El GTC ayuda a detectar la fuente de una explosión de rayos gamma

Explosión de rayos gamma

Imagen: IAC

El Gran Telescopio Canarias (GTC) ha ayudado a detectar la fuente de una explosión de rayos gamma, un evento altamente energético de muy corta duración que tiene lugar de manera impredecible en cualquier punto del cielo y que está considerado como el fenómeno más luminoso del universo, según informa el Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC).

Cada año, los investigadores detectan unas cien explosiones de rayos gamma gracias a satélites especialmente preparados para ello y a observaciones complementarias desde tierra, lo que se considera un gran logro teniendo en cuenta que su duración suele oscilar entre unos milisegundos y unos pocos segundos.

En ocasiones, inmediatamente tras el estallido, se observa en luz visible un objeto asociado a la explosión –probablemente el origen de la misma–, pero incluso estos objetos desaparecen al cabo de pocas horas o pocos días. Esto hace que, en muchas ocasiones, no se llegue a medir ninguna propiedad básica de la galaxia en la que ha tenido lugar el evento, como la distancia a la que se encuentra.

Gracias a la información lograda en otros rangos de la luz, como el rango óptimo y los rayos X, que pueden observarse durante horas y a veces durante días, se ha podido comprobar que algunos de estas explosiones de rayos gamma tienen su origen en sucesos tremendamente energéticos que ocurren en otras galaxias. Se cree que son la consecuencia de explosiones estelares de súper o hipernovas o de la colisión de dos objetos muy densos, como agujeros negros o estrellas de neutrones.

Pese a los avances en el campo de las explosiones de rayos gamma, la naturaleza de su rápida emisión aún no está clara y no se conoce con precisión el contenido exacto de estos chorros, especialmente los efectos relacionados con su magnetización, ni los detalles del mecanismos que genera esta emisión de rayos gamma.

GRB061122: un estallido polarizado

GRB061122 fue observado el 22 de noviembre de 2006. “Se convirtió en un objeto muy interesante cuando advertimos que la luz gamma observada tenía la propiedad de estar polarizada”, afirma Diego Götz, investigador principal de este trabajo. “Este hecho por sí mismo ofrece información sobre el medio en que se produjo la explosión y sobre el proceso que dio lugar a la misma”, añadió.

La polarización es una ordenación particular de los fotones que se da solo en condiciones muy específicas. Las medidas obtenidas pueden arrojar nueva luz sobre la fuerza y la escala de los campos magnéticos, así como sobre los mecanismos de radiación que se ponen en marcha durante las primeras fases de emisión de una explosión de rayos gamma.

Para Alberto Fernández Soto, investigador del Instituto de Física de Cantabria, “lo más importante de este estudio es que algunos modelos de física a escala microscópica predicen que la polarización de un haz de luz debe ir degradándose y perdiéndose mientras viaja por el espacio por un efecto de birrefringencial”. Por tanto, la observación de un haz polarizado que ha viajado distancias cósmicas representa un límite muy fuerte para este tipo de teorías.

Observaciones con el GTC

Para poder medir ese límite era necesario conocer la distancia hasta GRB061122, algo que no se sabía porque no se pudo medir en su momento. “El equipo –señala Götz– pidió tiempo a GTC para obtener el espectro del objeto y así medir su distancia. También se pidió al telescopio CFHT en Hawaii y al telescopio TNG en La Palma para obtener imágenes aún más profundas que las disponibles hasta ese momento y ver con más detalle el entorno de la explosión”.

Con el espectro del GTC, el equipo logró comprobar que el estallido tuvo lugar en una galaxia roja a una distancia cósmica de z = 0,74, es decir, ocurrió cuando el Universo tenía aproximadamente la mitad de su edad actual, lo que permitirá poner un límite muy sólido al posible nivel de birrefringencia.

Al recibir las nuevas imágenes infrarrojas obtenidas con el XFHT, este rango de la luz desveló que había un objeto mucho menos luminoso en una posición en el cielo mucho más cercana a la de la explosión de rayos gamma. En realidad, el objeto observado con el GTC no era el origen del estallido. Estaba ahí por casualidad, pero sirvió para descartar un posible origen y establecer que el desplazamiento al rojo tiene en realidad un valor de z-1,3, un 30% más lejos que la estimación anterior.

Esto significa que, pese a ser menos preciso que el observado con el GTC, está mucho más lejos. “Aún así, el límite que obtenemos es más restrictivo que otros límites obtenidos con anterioridad”, afirma Fernández Soto.

La mayor parte de los telescopios mantienen programas especializados de seguimiento de este tipo de explosiones. GTC ha sido muy exitoso en estas observaciones, consiguiendo imágenes y espectros de muy alta calidad que han permitido poner límites muy severos a los posibles modelos de las explosiones subyacentes. Además, en el futuro podrán utilizarse de modo regular para otro tipo de medidas, como las de birrefringencia presentadas en este estudio u otras relativas a la absorción en el medio intergaláctico.