El 9 de octubre de 2022, un intenso pulso de radiación de rayos gamma barrió nuestro sistema solar, abrumando a los detectores de rayos gamma en numerosos satélites en órbita y enviando a los astrónomos a una persecución para estudiar el evento utilizando los telescopios más poderosos del mundo.
La nueva fuente, denominada GRB 221009A por su fecha de descubrimiento, resultó ser el estallido de rayos gamma (GRB) más brillante jamás registrado.
En un nuevo estudio que aparece hoy en el Cartas de revistas astrofísicas, observaciones de GRB 221009A que van desde ondas de radio hasta rayos gamma, incluidas observaciones críticas de ondas milimétricas con el Centro de Astrofísica | El Submillimeter Array (SMA) de Harvard & Smithsonian en Hawai, arrojó nueva luz sobre la búsqueda de décadas para comprender el origen de estas explosiones cósmicas extremas.
La emisión de rayos gamma de GRB 221009A duró más de 300 segundos. Los astrónomos creen que tales GRB de «larga duración» son el grito de nacimiento de un agujero negro, formado cuando el núcleo de una estrella masiva que gira rápidamente colapsa bajo su propio peso. El agujero negro recién nacido lanza poderosos chorros de plasma casi a la velocidad de la luz, que atraviesan la estrella que colapsa y brillan en forma de rayos gamma.
Siendo GRB 221009A el estallido más brillante jamás registrado, un verdadero misterio yacía en lo que vendría después del estallido inicial de rayos gamma. «A medida que los chorros golpean el gas que rodea a la estrella moribunda, producen un ‘resplandor’ de luz brillante en todo el espectro», dice Tanmoy Laskar, profesor asistente de física y astronomía en la Universidad de Utah y autor principal del estudio. «El resplandor se desvanece con bastante rapidez, lo que significa que tenemos que ser rápidos y ágiles para capturar la luz antes de que desaparezca, llevándose sus secretos con ella».
Como parte de una campaña para utilizar los mejores radiotelescopios y telescopios milimétricos del mundo para estudiar el resplandor residual de GRB 221009A, los astrónomos Edo Berger e Yvette Cendes del Centro de Astrofísica (CfA) recopilaron datos rápidamente con el SMA.
«Este estallido, al ser tan brillante, brindó una oportunidad única para explorar el comportamiento detallado y la evolución de un resplandor posterior con detalles sin precedentes. ¡No queríamos perdérnoslo!» dice Edo Berger, profesor de astronomía en la Universidad de Harvard y el CfA. «He estado estudiando estos eventos durante más de veinte años, y este fue tan emocionante como el primer GRB que observé».
«Gracias a su capacidad de respuesta rápida, pudimos convertir rápidamente el SMA en la ubicación de GRB 221009A», dice el científico del proyecto SMA e investigador de CfA Garrett Keating. «El equipo estaba emocionado de ver qué tan brillante era el resplandor de este GRB, que pudimos seguir monitoreando durante más de 10 días mientras se desvanecía».
Después de analizar y combinar los datos del SMA y otros telescopios de todo el mundo, los astrónomos quedaron desconcertados: las mediciones de ondas de radio y milimétricas fueron mucho más brillantes de lo esperado en función de la luz visible y de rayos X.
«Este es uno de los conjuntos de datos más detallados que jamás hayamos recopilado, y está claro que los datos milimétricos y de radio simplemente no se comportan como se esperaba», dice la investigadora asociada de CfA, Yvette Cendes. «Algunos GRB en el pasado han mostrado un breve exceso de emisión milimétrica y de radio que se cree que es la firma de una onda de choque en el avión mismo, pero en GRB 221009A el exceso de emisión se comporta de manera bastante diferente que en estos casos anteriores».
Ella agrega: «Es probable que hayamos descubierto un mecanismo completamente nuevo para producir un exceso de ondas milimétricas y de radio».
Una posibilidad, dice Cendes, es que el poderoso jet producido por GRB 221009A sea más complejo que en la mayoría de los GRB. «Es posible que la luz visible y de rayos X sea producida por una parte del chorro, mientras que las primeras ondas milimétricas y de radio sean producidas por un componente diferente».
«Afortunadamente, este resplandor es tan brillante que continuaremos estudiando su emisión de radio durante meses y tal vez años», agrega Berger. «Con este lapso de tiempo mucho más largo, esperamos descifrar el origen misterioso de la emisión excesiva temprana».
Independientemente de los detalles exactos de este GRB en particular, la capacidad de responder rápidamente a los GRB y eventos similares con telescopios de ondas milimétricas es una nueva capacidad esencial para los astrónomos.
«Una lección clave de este GRB es que sin radiotelescopios de acción rápida y telescopios milimétricos, como el SMA, nos perderíamos descubrimientos potenciales sobre las explosiones más extremas del universo», dice Berger. «Nunca sabemos de antemano cuándo ocurrirán tales eventos, por lo que debemos ser lo más receptivos posible si vamos a aprovechar estos regalos del cosmos».
