Se hace la luz sobre los estallidos oscuros de rayos-gamma

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, 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.

Impresión artística de un estallido oscuro
de rayos-gamma. Crédito: ESO/L. Calçada

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 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; 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 el 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.

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% 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% de la luz. 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.

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