martes, 16 de noviembre de 2010

Las explosiones cósmicas insinuan un magnetar interior

Un giro en la trama de las explosiones más poderosas del universo sugiere un desvío en el camino a la formación de un agujero negro.


Crédito: sistema de emisión: NASA / Skyworks Digital; magnetar. NASA / Swift / Sonoma State Univ / A. Simonnet; agujero negro: NASA / CXC / A. Hobart; resplandor: NASA / Swift / S. Immler, Nature

Poderosas, misteriosas y breves, las explosiones de rayos gamma son los flashes del cosmos. Las más brillantes ráfagas eclipsan a un millón de galaxias, y a continuación se desvanecen en cuestión de minutos u horas. Sólo un acontecimiento extraordinariamente enérgico y localizado podría generar un destello tan brillante. La mayoría de los estallidos de rayos gamma (GRBs) se cree que son provocados por el colapso o la fusión de las estrellas para formar un agujero negro.

Hasta ahora, los plazos cortos y una considerable variación entre los GRBs han hecho difícil de comprender los procesos físicos en marcha. Sin embargo, observaciones recientes del Telescopio Espacial Fermi de Rayos Gamma de la NASA , lanzado en 2008, y el satélite Swift, lanzado en 2004 y todavía muy activo, han permitido a los astrónomos deshacer los detalles de las explosiones. Cada misión ha detectado más de 500 explosiones, y los resultados presentados esta semana en las Conferencia de 2010 sobre explosiones de rayos gamma, en Annapolis, Maryland, han dado un giro inesperado a la trama estándar de bola de fuego a agujero negro.

Los nuevos resultados apuntan a la formación de los magnetares, estrellas de neutrones altamente magnetizadas que giran rápidamente, en el corazón de los GRBs. Aunque se han observado varios magnetares en la Vía Láctea, su papel como posible causa de las emisiones de GRB ha sido ignorado en gran medida, dice Neil Gehrels, un físico experimental que trabaja con los datos de Swift en el Goddard Space Flight Center en Greenbelt, Maryland. "Ahora es un tema nuevo," dice.

Un GRB consiste de una señal inicial de alta energía de rayos Gamma y rayos X, llamado el sistema de emisiones, seguido de un resplandor de rayos X. Los GRB 'Largos', que duran más de dos segundos, se cree que se activan cuando una estrella masiva agota su combustible y colapsa. Los chorros de material disparados fuera del objeto colapsado generan un reflector de haces de radiación, que son visibles desde la Tierra si el jet está apuntando en la dirección correcta.

Las evidencias de apoyo de los magnetares llega al final del sistema de emisión. En la mayoría de los casos, esta se desvanece rápidamente. Sin embargo, en 2007, Paul O'Brien, de la Universidad de Leicester, Reino Unido, y sus colegas informaron sobre un GRB visto por Swift en el que la emisión de rayos X se mantuvo estable durante cientos de segundos antes de comenzar su declinación. Esta señal había sido predicha por teóricos como la firma de un magnetar que se forma dentro de la vorágine del GRB, y por un tiempo, gira lo suficientemente rápido como para resistir su reducción en un agujero negro (ver infografía "Perfil de un magnetar").

Brian Metzger en la Universidad de Princeton en Nueva Jersey, que está trabajando en la teoría de los magnetares, dice que la emisión de la formación de un agujero negro se espera que parpadee cuando la cantidad de material cayendo de la estrella colapsada varía. Por el contrario, la emisión de un magnetar es causada por el material arrojado desde su superficie por una tasa de rotación que puede ser de hasta mil por segundo, enfocado en un campo magnético hasta mil billones de veces el de la Tierra. Tanto la velocidad de rotación como el campo magnético se espera que se mantengan prácticamente constantes durante varios cientos de segundos antes que la magnetar gire más lento y finalmente colapse en un agujero negro.

Un ejemplo de ello no fue suficiente para convencer a todo el mundo, dice O'Brien, aunque "la gente tenía curiosidad sobre él". Pero una muestra de diez de estos casos hace que el escenario magnetar sea mucho más plausible, dice Metzger. "El modelo de agujero negro sigue siendo el más popular, pero creo que la gente cuenta los modelos como posibilidades distintas", dice. No todos los GRBs mostrar el resultado de la meseta que resulta en la emisión de rayos X, pero aún podría implicar la formación de los magnetares, cuya firma está inundada por los rayos X que se producen cuando los chorros interactuar con el gas que rodea a la estrella original, dice O'Brien.

La disección de los GRBs no sólo arrojar posibles magnetares. En la reunión de esta semana, Sylvain Guiriec en la Universidad de Alabama en Huntsville, presentó la primera detección de un componente térmico largamente predicho de la emisión del GRB100724B, observada el 24 de julio de 2010.

El componente térmico es una medida de la radiación del cuerpo negro que hace que sea posible estimar la temperatura de la fotosfera de la explosión, la superficie aparente de la bola de fuego en expansión, que Guiriec dice que es de unos 44 millones de grados. La parte difícil era distinguir la firma térmica de la radiación emitida por los chorros. Guiriec pasó dos años topografíando objetos observados por el telescopio Fermi antes de encontrar uno para el cual la separación resultó ser fácil. El analizó otras 40 explosiones bastante más ambiguas de la misma manera. Guiriec dice que esta es la primera vez que los astrofísicos pueden afirmar que han relacionado una parte del sistema de emisión al modelo físico de la explosión. "Teníamos miedo de que sería sacado con pala", dice.

El siguiente paso será el de restar la emisión térmica de todo el GRB para ayudar a explicar los mecanismos físicos que subyacen en el resto de la señal. El primer intento de Guiriec para hacerlo sugiere que la imagen estándar está perdiemdo algunos efectos magnéticos importantes.

Gehrels dijo que el trabajo futuro se centrará probablemente en los destellos de la muerte de estrellas masivas en el borde del Universo visible, permitiendo a los astrónomos recoger información directa acerca de lo que las primeras estrellas eran cuando se formaron. Tanto el programa Visión Cósmica de la Agencia Espacial Europea como el programa Explore de la NASA , con los plazos respectivos de diciembre de 2010 y febrero de 2011, están esperando las propuestas de misiones de GRB



Fuente:
Cosmic blasts hint at inner magnetars
A twist in the plot for the Universe's most powerful explosions suggests a detour en route to forming a black hole.
, Eugenie Samuel Reich

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