Los rayos gamma son una categoría amplia de fotones de alta energía, que incluyen todo lo que tiene más energía que los rayos X. Aunque a menudo se crean mediante procesos como la desintegración radiactiva, pocos eventos astronómicos los producen en cantidades suficientes como para ser detectados cuando se produce el fenómeno. La radiación se origina en otra galaxia.
Dicho esto, la lista es más larga que uno, lo que significa que detectar rayos gamma no significa que sepamos qué evento los produjo. A energías más bajas, pueden producirse en las zonas alrededor de los agujeros negros y en las estrellas de neutrones. Las supernovas también pueden producir un estallido repentino de rayos gamma, al igual que la fusión de objetos compactos como las estrellas de neutrones.
Y luego están los magnetares. Se trata de estrellas de neutrones que, al menos temporalmente, tienen campos magnéticos extremos: más de 1012 veces más fuerte que el campo magnético del Sol. Los magnetares pueden experimentar explosiones e incluso explosiones gigantes, donde emiten grandes cantidades de energía, incluidos rayos gamma. Estos pueden ser difíciles de distinguir de los estallidos de rayos gamma generados por la fusión de objetos compactos, por lo que los únicos estallidos magnéticos gigantes confirmados han ocurrido en nuestra propia galaxia o sus satélites. Hasta ahora, aparentemente.
¿Qué fue eso?
La explosión en cuestión fue detectada por la ESA Observatorio integral de rayos gamma, entre otros, en noviembre de 2023. GRB 231115A fue corto y duró solo unos 50 milisegundos en algunas longitudes de onda. Aunque se pueden producir ráfagas más largas de rayos gamma mediante la formación de agujeros negros durante las supernovas, esta breve explosión es similar a las que se espera observar cuando las estrellas de neutrones se fusionan.
Los datos direccionales de Integral colocaron a GRB 231115A justo encima de una galaxia cercana, M82, también conocida como la Galaxia del Cigarro. M82 es lo que llamamos una galaxia con estallido estelar, lo que significa que está formando estrellas a un ritmo rápido, y es probable que la explosión haya sido provocada por interacciones con sus vecinas. En general, la galaxia está formando estrellas a un ritmo 10 veces mayor que el de la Vía Láctea. Eso significa muchas supernovas, pero también significa una gran población de estrellas de neutrones jóvenes, algunas de las cuales formarán magnetares.
Esto no excluye la posibilidad de que M82 estuviera frente a un estallido de rayos gamma procedente de un evento distante. Sin embargo, los investigadores utilizan dos métodos diferentes para demostrar que esto es bastante improbable, lo que deja que algo que suceda dentro de la galaxia sea la fuente más probable de rayos gamma.
Todavía podría ser un estallido de rayos gamma dentro de M82, excepto que la energía total estimada del estallido es mucho menor de lo que esperaríamos de estos eventos. También debería detectarse una supernova en otras longitudes de onda, pero no había señales de ninguna (y normalmente producen explosiones más largas). Una fuente alternativa, la fusión de dos objetos compactos como, por ejemplo, estrellas de neutrones, habría sido detectable utilizando nuestros observatorios de ondas gravitacionales, pero no se detectó ninguna señal en ese momento. Estos eventos también suelen dejar fuentes de rayos X, pero no se ven nuevas fuentes en M82.
Por lo tanto, parece una explosión de magnetar gigante, y las posibles explicaciones para un breve estallido de radiación gamma en realidad no funcionan para GRB 231115A.
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No se comprende del todo el mecanismo exacto por el cual los magnetares producen rayos gamma. Se cree que implica la reorganización de la corteza de la estrella de neutrones, forzada por las intensas fuerzas generadas por el increíblemente intenso campo magnético. Se cree que las explosiones gigantes requieren campos magnéticos de al menos 1015 Gauss; El campo magnético de la Tierra es inferior a un gauss.
Suponiendo que el evento envió radiación en todas direcciones en lugar de hacia la Tierra, los investigadores estiman que la energía total liberada fue de 1045 ergios, lo que se traduce en unos 1022 megatones de TNT. Entonces, aunque es menos energético que las fusiones de estrellas de neutrones, sigue siendo un evento impresionantemente energético.
Sin embargo, para comprenderlos mejor probablemente necesitaremos más de los tres casos en nuestra vecindad inmediata que están obviamente asociados con los magnetares. Por lo tanto, poder identificar consistentemente cuándo ocurren estos eventos en galaxias más distantes sería una gran victoria para los astrónomos. Los resultados podrían ayudarnos a desarrollar un modelo para distinguir cuándo estamos ante una explosión gigante en lugar de fuentes alternativas de rayos gamma.
Los investigadores también señalan que esta es la segunda erupción gigante candidata asociada con M82 y, como se mencionó anteriormente, se espera que las galaxias con formación de estrellas sean relativamente ricas en magnetares. Centrar la investigación en ella y en galaxias similares podría ser lo que necesitamos para aumentar la frecuencia de nuestras observaciones.
Naturaleza, 2024. DOI: 10.1038/s41586-024-07285-4 (Acerca del DOI).
