Nota de prensa

Se hace la Luz sobre los Estallidos Oscuros de Rayos-Gamma.

16 de Diciembre de 2010

Los estallidos de rayos-gamma están entre los eventos más energéticos en el Universo, pero algunos se ven curiosamente tenues a la luz visible. Después de emplear el instrumento GROND en el telescopio MPG/ESO de 2,2 metros en La Silla en Chile, el mayor estudio hasta la fecha de estos así llamados estallidos oscuros de rayos-gama ha encontrado que estas gigantescas explosiones no requieren de explicaciones exóticas. Su falta de claridad está ahora completamente explicada por una combinación de causas, siendo la más importante de ellas la presencia de polvo entre la Tierra y la explosión.

Los estallidos de rayos-gamma (GRBs), eventos fugaces que duran desde  menos de un segundo hasta varios minutos, son detectados por observatorios espaciales que pueden recoger su radiación de alta energía. Hace trece años atrás, sin embargo, los astrónomos descubrieron una corriente de radiación menos energética, de más larga duración, que venía de estos estallidos violentos, que pueden durar semanas o aún años después de la explosión inicial. Los astrónomos llaman a esto el resplandor crepuscular del estallido.                                                                                                                                          

Mientras que todos los estallidos de rayos-gamma [1] tienen resplandores crepusculares que emiten rayos-X, se encontró que sólo alrededor de la mitad de ellos emiten luz visible, y el resto permanece misteriosamente oscuro. Algunos astrónomos sospecharon que estos resplandores crepusculares oscuros podrían ser ejemplos de una clase completamente nueva de estallidos de rayos-gamma, mientras otros pensaban que todos podrían estar a distancias muy grandes. Estudios previos habían sugerido que el polvo que  oscurece que está entre el estallido y nosotros también podría explicar porqué eran tan tenues.

“Estudiar los resplandores crepusculares es vital para promover nuestra comprensión de los objetos que se convierten en estallidos de rayos-gamma y lo que nos dicen sobre la formación de estrellas en el Universo primitivo,” dice el autor principal del estudio Jochen Greiner del Instituto Max-Planck para Física Extraterrestre en Garching bei München, Alemania.

NASA lanzó el satélite Swift a fines de 2004. Desde su órbita encima de la atmósfera de la Tierra puede detectar estallidos de rayos-gamma e inmediatamente  trasmitir sus posiciones a otros observatorios de modo que los resplandores crepusculares puedan ser estudiados. En el nuevo estudio, los astrónomos combinaron información del Swift con nuevas observaciones hechas usando GROND [2] – un instrumento de observación de seguimiento dedicado a estallidos de rayos-gama, que está instalado en el telescopio MPG/ESO de 2,2 metros en La Silla en Chile. Al hacer esto, los astrónomos han concluyentemente solucionado el puzzle del resplandor crepuscular óptico que  estaba ausente.

Lo que hace a GROND espectacular para el estudio de los resplandores crepusculares es su tiempo de respuesta muy rápido – puede observar un estallido a minutos de una alerta desde Swift usando un sistema especial llamado el Rapid Response Mode (Modo de Respuesta Rápida) – y su habilidad de observar simultáneamente a través de siete filtros que cubren tanto  las partes visibles como infrarrojo cercanas del espectro.

Al combinar información de GROND lograda a través de estos siete filtros con las observaciones de Swift, los astrónomos fueron capaces de determinar  exactamente la cantidad de luz emitida por el resplandor crepuscular a longitudes de onda muy distintas, desde rayos-X de alta energía hasta lo infrarrojo cercano.  Los astrónomos usaron esta información para medir directamente la cantidad de polvo que oscurece por el que pasaba la luz en su camino a la Tierra. Previamente, los astrónomos tenían que  depender de  cálculos aproximados del contenido de polvo [3].

El equipo usó una gama  de informaciones, como sus propias mediciones desde GROND, además de observaciones hechas por otros grandes telescopios que incluyen el Very Large Telescope  de ESO, para estimar las distancias hacia casi todos los estallidos en su muestra. Mientras encontraron que una proporción significativa de estallidos están atenuados hasta alrededor de 60-80 por ciento de su intensidad original por el polvo que oscurece, este efecto está exagerado en los estallidos muy distantes, dejando que el observador vea sólo un 30-50 por ciento de la luz [4]. Los astrónomos concluyen que la mayoría de los estallidos oscuros de  rayos-gamma son, por lo tanto, simplemente aquellos a los que se les ha despojado  completamente de su pequeña cantidad de luz visible antes de  llegar hasta nosotros.

“Comparado con muchos instrumentos en grandes telescopios, GROND es un instrumento de bajo costo y relativamente simple, sin embargo, ha sido capaz de resolver concluyentemente el misterio que rodea a los estallidos de rayos-gamma,” dice Greiner.

Notas

[1] Los estallidos de rayos-gamma que duran más de dos segundos son referidos como estallidos largos y aquellos con una duración más corta son conocidos como estallidos breves. Los estallidos largos, que fueron observados en este estudio, son asociados con las explosiones supernovas de estrellas jóvenes masivas en galaxias de formación estelar. Los estallidos breves no son bien comprendidos, pero se piensa que se originan de la fusión de dos objetos compactos tales como estrellas neutrones.

[2] El Detector Óptico e Infrarrojo cercano de Rayos-Gamma (GROND) fue diseñado y construido en el Instituto Max Planck para Física Extraterrestre en colaboración con el Observatorio Tautenburg, y ha estado totalmente operativo desde Agosto de 2007.

[3]Otros estudios relacionados a los estallidos oscuros de rayos-gamma han sido difundidos. A comienzos de este año los astrónomos usaron el Telescopio Subaru para observar un único estallido de  rayos-gamma, a partir del cual formularon la hipótesis que los estallidos oscuros de rayos-gamma  pueden efectivamente ser una sub-clase  separada que se forma a través de un mecanismo diferente, como la fusión de estrellas binarias. En otro estudio publicado el año pasado usando el Telescopio Keck, los astrónomos estudiaron las galaxias anfitrionas de  14 GRBs, y basados en los bajos corrimientos al rojo derivados ellos infieren que el polvo es el mecanismo probable para crear los estallidos oscuros. En el nuevo trabajo informado aquí, 39 GRBs fueron estudiados, incluyendo casi 20 estallidos oscuros, y es el único estudio en que no se han hecho suposiciones previas y donde la cantidad de polvo ha sido medida directamente.

[4] Porque la luz del resplandor crepuscular de estallidos muy distantes tiene un corrimiento al rojo debido a la expansión del Universo, la luz que abandonó el objeto era originalmente más azul que la luz que detectamos cuando llega a la Tierra. Puesto que la reducción de la intensidad de la luz por el polvo es mayor para la luz azul y ultravioleta que para rojo, esto significa que el efecto atenuante generalizado del polvo es mayor para los estallidos de rayos-gamma más distantes.  Esta es la razón de por qué hace tanta diferencia la habilidad de GROND para observar radiación infrarroja cercana.

Información adicional

Esta investigación se presenta en un artículo por aparecer en la revista Astronomy & Astrophysics el 16 de Diciembre de 2010.

El equipo está compuesto por: J. Greiner (Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik [MPE], Alemania), T. Krühler (MPE, Universe Cluster, Technische Universität München), S. Klose (Thüringer Landessternwarte, Alemania), P. Afonso (MPE), C. Clemens (MPE), R. Filgas (MPE), D.H. Hartmann (Clemson University, Estados Unidos), A. Küpcü Yoldaş¸ (University of Cambridge, Reino Unido), M. Nardini (MPE), F. Olivares E. (MPE), A. Rau (MPE), A. Rossi (Thüringer Landessternwarte, Alemania), P. Schady (MPE), y A. Updike (Clemson University, Estados Unidos)

ESO, el Observatorio Europeo Austral, es la principal organización astronómica intergubernamental en Europa y el observatorio astronómico más productivo del mundo. Es apoyado por 14 países: Alemania, Austria, Bélgica, Dinamarca, España, Finlandia, Francia, Holanda, Italia, Portugal, el Reino Unido, República Checa, Suecia y Suiza. ESO desarrolla un ambicioso programa enfocado en el diseño, construcción y operación de poderosas instalaciones de observación terrestres que permiten a los astrónomos hacer importantes descubrimientos científicos. ESO también cumple un rol principal en promover y organizar la cooperación en investigación astronómica. ESO opera tres sitios únicos de observación de clase mundial en Chile: La Silla, Paranal y Chajnantor. En Paranal, ESO opera el Very Large Telescope, el observatorio óptico más avanzado del mundo. ESO es el socio europeo de un revolucionario telescopio, ALMA, el proyecto astronómico más grande en desarrollo. ESO está actualmente planificando el European Extremely Large Telescope, E-ELT, el telescopio óptico y de infrarrojo cercano de 42 metros de diámetro, que llegará a ser “el ojo más grande del mundo en el cielo”.

Enlaces

• Artículo científico en A&A
• Sitio web GROND
• Fotografías de La Silla
  

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