Descubren qué provocó la mayor explosión de rayos gamma jamás registrada en el Universo

«No hay duda de que este GRB es el más brillante que jamás hayamos presenciado por un factor de 10 o más», dijo en su momento Wen-fai Fong , profesor asociado de física y astronomía en la Universidad Northwestern. Sin embargo, lo que entonces no quedaba claro es cuál era su procedencia.

Ahora, un equipo liderado por la Northwestern ha confirmado que el fenómeno responsable del estallido es el colapso y posterior explosión de una estrella masiva. El equipo descubrió la supernova utilizando el Telescopio Espacial James Webb (JWST) de la NASA.

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«El evento produjo algunos de los fotones de mayor energía jamás registrados por satélites diseñados para detectar rayos gamma», añade Peter Blanchard, quien dirigió el estudio que este viernes ha publicado la revista 'Nature Astronomy'. «Este fue un evento que la Tierra ve solo una vez cada 10.000 años. Tenemos la suerte de vivir en una época en la que tenemos la tecnología para detectar estas explosiones que ocurren en todo el universo. Es muy emocionante observar un fenómeno astronómico tan raro como el BOAT y trabajar para comprender la física detrás».

En lugar de observar el evento de inmediato, Blanchard y su equipo querían ver el GRB durante sus fases posteriores. Aproximadamente seis meses después de que se detectara inicialmente, Blanchard utilizó el JWST para examinar sus consecuencias.

«El GRB era tan brillante que oscureció cualquier firma potencial de supernova en las primeras semanas y meses después de la explosión», explica Blanchard. «En esos momentos, el llamado resplandor del GRB era como los faros de un automóvil que se acercaban directamente a ti, impidiéndote ver el automóvil en sí. Entonces, tuvimos que esperar a que se desvaneciera significativamente para tener la oportunidad de ver la supernova».

El investigador utilizó el espectrógrafo de infrarrojo cercano del JWST para observar la luz del objeto en longitudes de onda infrarrojas. Fue entonces cuando vio la firma característica de elementos como el calcio y el oxígeno que normalmente se encuentran dentro de una supernova. Sorprendentemente, no era excepcionalmente brillante, como el increíble GRB que lo acompañaba.

«No es más brillante que las supernovas anteriores», señala Blanchard. «Parece bastante normal en el contexto de otras supernovas asociadas con GRB menos energéticos. Se podría esperar que la misma estrella en colapso que produce un GRB muy energético y brillante también produzca una supernova muy energética y brillante. Pero resulta que ese no es el caso. Tenemos este GRB extremadamente luminoso, pero una supernova normal».

Si bien este descubrimiento resuelve un misterio, aparece otro. Los investigadores especularon que dentro de la supernova recién descubierta podría haber evidencia de elementos pesados, como platino y oro. Sin embargo, no encontraron su firma. El origen de los elementos pesados en el universo sigue siendo una de las mayores cuestiones abiertas de la astronomía.

La ausencia de firmas de estos elementos pesados parece sugerir que los GRB extremadamente energéticos como el BOAT no los producen. «Eso no significa que ningún GRB los produzca, pero es una información clave a medida que seguimos entendiendo de dónde provienen. Las observaciones futuras con JWST determinarán si los primos 'normales' del BOAT producen estos elementos», señala el investigador.

Para diferenciar la luz de la supernova del brillante resplandor que la precedió, los investigadores combinaron los datos del JWST con observaciones del Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array (ALMA) en Chile.

«Incluso varios meses después de que se descubriera la explosión, el resplandor era lo suficientemente brillante como para aportar mucha luz en los espectros del JWST», recuerda Tanmoy Laskar, profesor asistente de física y astronomía en la Universidad de Utah y coautor del estudio. «La combinación de datos de los dos telescopios nos ayudó a medir exactamente qué tan brillante era el resplandor en el momento de nuestras observaciones con JWST y nos permitió extraer cuidadosamente el espectro de la supernova».

Aunque los astrofísicos aún tienen que descubrir cómo una supernova «normal» y un GRB sin precedentes fueron producidos por la misma estrella colapsada, Laskar cree que podría estar relacionado con la forma y estructura de los chorros relativistas. Cuando giran rápidamente, las estrellas masivas colapsan en agujeros negros y producen chorros de material que se lanzan a velocidades cercanas a la velocidad de la luz. Si estos chorros son estrechos, producen un haz de luz más enfocado y más brillante.

«Es como enfocar el haz de una linterna en una columna estrecha, a diferencia de un haz ancho que atraviesa toda una pared», dice Laskar. «De hecho, este fue uno de los chorros más estrechos vistos hasta ahora en un estallido de rayos gamma, lo que nos da una pista de por qué el resplandor apareció tan brillante como lo hizo. Puede haber otros factores responsables también, una cuestión que los investigadores estudiarán durante los próximos años».