Desentrañar el misterio de los estallidos de rayos gamma (GRB) es una historia llena de intriga internacional, afirmaciones fantásticas, retrocesos serios y mejoras incrementales en nuestra comprensión de la verdadera naturaleza e implicaciones de las fuerzas destructivas más enérgicas del Universo. Los nuevos resultados de un equipo de científicos que estudian los llamados "estallidos de rayos gamma oscuros" han encajado firmemente una nueva pieza en el rompecabezas de GRB. Esta investigación se presenta en un artículo que aparecerá en la revista Astronomy & Astrophysics el 16 de diciembre de 2010.
El descubrimiento de GRB fue un resultado inesperado del programa espacial estadounidense y de que los militares vigilaran a los rusos para verificar el cumplimiento de un tratado de prohibición de pruebas nucleares de la guerra fría. Para estar seguros de que los rusos no estaban detonando armas nucleares en el otro lado de la Luna, las naves espaciales Vela de la década de 1960 estaban equipadas con detectores de rayos gamma. La Luna podría proteger la firma obvia de los rayos X desde el otro lado, pero los rayos gamma penetrarían a través de la Luna y serían detectables por los satélites Vela.
Para 1965, se hizo evidente que los eventos que activaron los detectores, pero claramente no eran firmas de detonaciones nucleares, por lo que se archivaron cuidadosamente y en secreto para su posterior estudio. En 1972, los astrónomos pudieron deducir las direcciones a los eventos con suficiente precisión para descartar el Sol y la Tierra como fuentes. Llegaron a la conclusión de que estos eventos de rayos gamma eran "de origen cósmico". En 1973, este descubrimiento fue anunciado en el Astrophysical Journal.
Esto creó un gran revuelo en la comunidad astronómica y decenas de artículos sobre GRB y sus causas comenzaron a aparecer en la literatura. Inicialmente, la mayoría de las hipótesis del origen de estos eventos provino de nuestra propia galaxia. El progreso fue dolorosamente lento hasta el lanzamiento en 1991 del Observatorio de rayos gamma Compton. Este satélite proporcionó datos cruciales que indican que la distribución de GRB no está sesgada hacia ninguna dirección particular en el espacio, como hacia el plano galáctico o el centro de la Galaxia de la Vía Láctea. Los GRB vinieron de todas partes a nuestro alrededor. Son de origen "cósmico". Este fue un gran paso en la dirección correcta, pero creó más preguntas.
Durante décadas, los astrónomos buscaron una contraparte, cualquier objeto astronómico que coincida con una explosión recientemente observada. Pero la falta de precisión en la ubicación de los GRB por los instrumentos de la época frustró los intentos de precisar las fuentes de estas explosiones cósmicas. En 1997, BeppoSAX detectó un GRB en rayos X poco después de un evento y el telescopio William Herschel detectó el brillo óptico posterior 20 horas después. Las imágenes profundas pudieron identificar una galaxia débil y distante como el anfitrión del GRB. Dentro de un año, la discusión sobre las distancias a los GRB había terminado. Los GRB ocurren en galaxias extremadamente distantes. Su asociación con supernovas y la muerte de estrellas muy masivas también dieron pistas sobre la naturaleza de los sistemas que producen GRB.
No pasó mucho tiempo antes de la carrera para identificar el resplandor óptico de los GRB calentados y los nuevos satélites ayudaron a determinar la ubicación de estos después de los resplandores y sus galaxias anfitrionas. El satélite Swift, lanzado en 2004, está equipado con un detector de rayos gamma muy sensible, así como con rayos X y telescopios ópticos, que se pueden girar rápidamente para observar las emisiones de resplandor después de una ráfaga y enviar notificaciones a una red de telescopios en el suelo para observaciones de seguimiento rápidas.
Hoy, los astrónomos reconocen dos clasificaciones de GRB, eventos de larga duración y eventos de corta duración. Es probable que las explosiones cortas de rayos gamma se deban a la fusión de estrellas de neutrones y no estén asociadas con supernovas. Los estallidos de rayos gamma (GRB) de larga duración son fundamentales para comprender la física de las explosiones de GRB, el impacto de los GRB en su entorno, así como las implicaciones de los GRB en la formación estelar temprana y la historia y el destino del Universo.
Si bien los resplandores de rayos X generalmente se detectan para cada GRB, algunos aún se negaron a renunciar a su resplandor óptico posterior. Originalmente, esos GRB con rayos X pero sin resplandor óptico se acuñaron "GRB oscuros". La definición de "explosión de rayos gamma oscuros" se ha refinado, agregando un límite de tiempo y brillo, y calculando la producción total de energía del GRB.
Esta falta de una firma óptica podría tener varios orígenes. El resplandor posterior podría tener una luminosidad intrínsecamente baja. En otras palabras, puede haber GRB brillantes y débiles. O la energía óptica podría ser fuertemente absorbida por el material que interviene, ya sea localmente alrededor del GRB o a lo largo de la línea de visión a través de la galaxia anfitriona. Otra posibilidad es que la luz podría estar en un desplazamiento al rojo tan alto que la cobertura y absorción por el medio intergaláctico prohibiría la detección en la banda R que se usa con frecuencia para realizar estas detecciones.
En el nuevo estudio, los astrónomos combinaron datos de Swift con nuevas observaciones realizadas con GROND, un instrumento dedicado de seguimiento GRB conectado al telescopio MPG / ESO de 2.2 metros en La Silla en Chile. GROND es una herramienta excepcional para el estudio de resplandores luminosos GRB. Puede observar una explosión a los pocos minutos de una alerta proveniente de Swift, y tiene la capacidad de observar a través de siete filtros simultáneamente, cubriendo las partes visibles e infrarrojas cercanas del espectro.
Al combinar datos GROND tomados a través de estos siete filtros con observaciones Swift, los astrónomos pudieron determinar con precisión la cantidad de luz emitida por el resplandor posterior a longitudes de onda muy diferentes, desde rayos X de alta energía hasta el infrarrojo cercano. Luego utilizaron estos datos para medir directamente la cantidad de polvo que se oculta entre el GRB y los observadores en la Tierra. Afortunadamente, el equipo descubrió que los GRB oscuros no requieren explicaciones exóticas.
Lo que encontraron es que una proporción significativa de las explosiones se atenúa a aproximadamente el 60-80 por ciento de su intensidad original al oscurecer el polvo. Este efecto es exagerado para las explosiones muy distantes, lo que permite al observador ver solo el 30-50 por ciento de la luz. Al demostrar que esto es así, estos astrónomos han resuelto de manera concluyente el enigma de los resplandores ópticos que faltan. Los estallidos de rayos gamma oscuros son simplemente aquellos a los que se les ha quitado completamente la luz visible antes de que nos llegue.
