Nota de prensa

Respuesta Inmediata a Explosiones Distantes

28 de Marzo de 2007

Pocos minutos después de la detección de una explosión de rayos gama en una galaxia distante, el Very Large Telescope de ESO en Paranal tomó automáticamente una serie de espectros de alta resolución en el rango óptico y ultravioleta. Estas observaciones aportan nueva evidencia sobre la naturaleza de estas poderosas explosiones, vinculadas a la muerte de estrellas masivas.

A las 11:08 horas del 17 de abril de 2006, una alarma sonó en la Sala de Control del VLT de ESO en Paranal, II Región de Chile. Afortunadamente, no anunciaba ninguna catástrofe en el observatorio más grande del mundo, sino que indicaba la muerte de una estrella masiva a 9.300 millones años luz de distancia, cuyo último grito de agonía, un poderoso estallido de rayos gama, había sido registrado por el satélite Swift apenas dos minutos antes. La alarma se activó gracias al Modo de Respuesta Rápida del VLT, un novedoso sistema que permite observaciones robóticas sin necesidad de intervención humana alguna, salvo la alineación de la ranura espectrográfica.

Menos de 10 minutos después de que el satélite Swift detectara la explosión, se tomaron una serie de espectros con tiempos crecientes de integración (3, 5, 10, 20, 40 y 80 minutos) con el Espectrógrafo Ultravioleta y Visual Echelle (UVES), instalado en el Telescopio Kueyen del VLT.

“Con el Modo de Respuesta Rápida, una explosión distante controla al VLT directamente”, explicó el astrónomo de ESO Paul Vreeswijk, quien solicitó las observaciones y es el autor principal del artículo informando sobre los resultados. “En realidad, cuando fui informado sobre la detección del estallido de rayos gama, lo único que tuve que hacer fue telefonear a los astrónomos de turno en el Observatorio Paranal, Stefano Bagnulo y Stan Stefl, para que verificaran que todo iba bien”.

El primer espectro de esta serie fue el más rápido tomado tras un estallido de rayos gama, especialmente con un instrumento como el UVES, capaz de dividir la luz del post-resplandor con la máxima precisión. Sin embargo este record duró poco ya que en menos de dos meses se superó a sí mismo: el 7 de Junio del 2006, el Modo de Respuesta Rápida activó observaciones con UVES del post-resplandor de una fuente de rayos gama aún más distante, tan sólo 7,5 minutos después de su detección por el satélite Swift.

Los estallidos de rayos gama son las explosiones más intensas del Universo. Son también muy breves. Ocurren al azar en galaxias distantes y después de cesar la enérgica emisión de rayos gama, irradian un flujo post-resplandor en longitudes de onda más largas (es decir, de menor energía). Se clasifican como estallidos largos y cortos de acuerdo a su duración y energía del estallido, aunque también se han descubierto estallidos híbridos. La comunidad científica está de acuerdo en que los estallidos de rayos gama están asociados a la formación de agujeros negros, pero la naturaleza exacta de los estallidos continúa siendo un enigma.

Debido a que un estallido de rayos gama ocurre normalmente a grandes distancias, su post-resplandor óptico es tenue. Además, se desvanece muy rápidamente: en unas pocas horas la intensidad del post-resplandor óptico puede desvanecerse a un factor de hasta 500. Esto significa que el análisis espectral detallado es posible sólo durante unas pocas horas después de la detección del rayo gama, incluso con los telescopios más grades.

Durante los primeros minutos y horas después de la explosión existe otra oportunidad importante para observar fenómenos que dependen del tiempo y se relacionan con la influencia de la explosión sobre su entorno. Por lo tanto, el desafío técnico consiste en obtener espectros de alta resolución con telescopios de clase 8-10 metros lo más rápidamente posible.

“Los espectros del post-resplandor proporcionan muchísima información sobre la composición del medio interestelar de la galaxia en la cual estalló la estrella. Algunos de nosotros teníamos incluso la esperanza de caracterizar al gas en la vecindad de la explosión”, comentó Cédric Ledoux (ESO), miembro del equipo.

Las observaciones de UVES con el Modo de Respuesta Rápida, realizadas el 17 de Abril 2006, permitieron a los astrónomos descubrir características espectrales variables asociadas a una inmensa nube de gas en la galaxia anfitriona del estallido de rayos gama. Se encontró que la nube era neutra, pero estimulada por la radiación de la luz ultravioleta del post-resplandor.

En base a la modelación detallada de estas observaciones, los astrónomos pudieron por primera vez identificar con precisión no solamente el mecanismo responsable de la estimulación de los átomos, sino también determinar la distancia entre la nube y la explosión de rayos gama.

Se encontró que esta distancia era de 5.500 años luz, muchísimo más distante de lo pensado anteriormente. O bien se trata de un caso especial o será necesario revisar la idea actual de que los destellos que se observan en el espectro óptico son originados muy cerca de la explosión. Comparativamente, 5.500 años luz es más de la quinta parte de la distancia que separa el Sol del centro de nuestra galaxia.

“Todo el material en esta región del espacio se debe haber ionizado; es decir, los átomos fueron despojados de la mayoría de sus electrones, si es que no de todos”, comentó el co-autor Alain Smette (ESO). “Si había algo de vida en esta región del universo, muy probablemente fue erradicada”.

“Con el Modo de Respuesta Rápida del VLT estamos realmente observando los estallidos de rayos gama lo más rápidamente posible”, dijo Andreas Jaunsen, miembro del equipo de la Universidad de Oslo (Noruega). “¡Esto es crucial si deseamos develar los misterios de estas gigantescas explosiones y su relación con los agujeros negros!”, concluyó Jaunsen.

Información adicional

Los dos estallidos de rayos gama se descubrieron con el satélite Swift NASA/ASI/PPARC, dedicado al descubrimiento de estas poderosas explosiones cósmicas. Los informes preliminares sobre estas observaciones se han presentado en los Informes de Observación GCN GRB 4974 y 5237. También hay un artículo de prensa en la revista Astronomy & Astrophysics ("Rapid-Response Mode VLT/UVES spectroscopy of GRB 060418 - Conclusive evidence for UV pumping from the time evolution of Fe II and Ni II excited- and metastable-level populations" por P. M. Vreeswijk et al.). DOI: 10.1051/0004-6361:20066780.

El equipo está integrado por los astronomos de ESO Paul Vreeswijk, Cédric Ledoux, Alain Smette, Andreas Kaufer y Palle Møller, además de Sara Ellison (Universidad de Victoria, Canadá), Andreas Jaunsen (Universidad de Oslo, Noruega), Morten Andersen (AIP, Potsdam, Alemania), Andrew Fruchter (STScI, Baltimore, USA), Johan Fynbo y Jens Hjorth (Dark Cosmology Centre, Copenhagen, Dinamarca), Patrick Petitjean (IAP, París, Francia), Sandra Savaglio (MPE, Garching, Alemania), y Ralph Wijers (Astronomical Institute, Universidad de Ámsterdam, Holanda). Durante el período de este estudio Paul Vreeswijk se encontraba también asociado a la Universidad de Chile, Santiago.

Contactos

Paul Vreeswijk
ESO
Chile
Teléfono: +56 2 463 3000
Correo electrónico: pvreeswi@eso.org

Cédric Ledoux
ESO
Chile
Correo electrónico: cledoux@eso.org

Alain Smette
ESO
Chile
Correo electrónico: asmette@eso.org

Andreas Jaunsen
Institute of Astrophysic, University of Oslos
Oslo, Norway
Teléfono: +47 22 85 70 22
Correo electrónico: ajaunsen@astro.uio.no

Sara L. Ellison
University of Victoria
Canada
Teléfono: +1 250 721 7737
Correo electrónico: sarae@uvic.ca

Francisco Rodríguez (Contacto para medios de comunicación en Chile)
Red de Difusión Científica de ESO y European Southern Observatory
Teléfono: +56-2-463-3151
Correo electrónico: eson-chile@eso.org

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