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Pensamos en los agujeros negros como cosas que lo consumen todo, pero ¿también devuelven energía al universo?

Timelapse de GRB 221009A durante varios días. Crédito: NASA/Swift/A. Beardmore, Universidad de Leicester.

Pocas explosiones cósmicas han llamado tanto la atención de los científicos espaciales como la registrada el 22 de octubre del año pasado y nombrada acertadamente como la más brillante de todos los tiempos (BOAT, por sus siglas en inglés).

El evento, producido por el colapso de una estrella muy masiva y el posterior nacimiento de un agujero negro, fue presenciado como un destello inmensamente brillante de rayos gamma seguido de un resplandor de luz que se desvaneció lentamente en todas las frecuencias.

Chorro apuntando a la Tierra

Desde que captaron la señal BOAT simultáneamente en sus telescopios gigantes, los astrofísicos de todo el mundo se han esforzado por dar cuenta del brillo del estallido de rayos gamma (GRB) y el curiosamente lento desvanecimiento de su resplandor.

Ahora, un equipo internacional que incluye al Dr. Hendrik Van Eerten del Departamento de Física de la Universidad de Bath en el Reino Unido ha formulado una explicación: el estallido inicial (conocido como GRB 221009A) se inclinó directamente hacia la Tierra y también se arrastró a lo largo de una cantidad inusualmente grande de material estelar a su paso.

«Otros investigadores que trabajan en este rompecabezas también han llegado a la conclusión de que el chorro apuntó directamente hacia nosotros, como una manguera de jardín en ángulo para rociarnos directamente; y esto definitivamente explica de alguna manera por qué se vio tan brillantemente», dijo Van Eerten.

Pero lo que seguía siendo un enigma era que los bordes del chorro no se podían ver en absoluto.

GRB 221009A (dentro del círculo púrpura) brillando entre las estrellas.

«El lento desvanecimiento del resplandor no es característico de un chorro estrecho de gas. Saber esto nos hizo sospechar que había una razón adicional para la intensidad de la explosión, y nuestros modelos matemáticos lo han confirmado», señaló. «Nuestro trabajo muestra claramente que el GRB tenía una estructura única, con observaciones que revelaron gradualmente un chorro angosto incrustado dentro de un flujo de salida de gas más amplio donde normalmente se esperaría un chorro aislado».

Evento extremo

Entonces, ¿qué hizo que este GRB fuera más ancho de lo normal? Los investigadores tienen una teoría.

Las imágenes de XMM-Newton registraron 20 anillos de polvo, 19 de los cuales se muestran aquí en colores arbitrarios. Este compuesto combina las observaciones realizadas dos y cinco días después de la erupción de GRB 221009A. Las rayas oscuras indican espacios entre los detectores. Un análisis detallado muestra que el anillo más ancho visible aquí, comparable al tamaño aparente de una luna llena, provino de nubes de polvo ubicadas a unos 1.300 años luz de distancia. El anillo más interno surgió del polvo a una distancia de 61.000 años luz, al otro lado de nuestra galaxia. Crédito: ESA/XMM-Newton/M. Rigoselli (INAF).

«Los chorros GRB necesitan atravesar la estrella colapsada en la que se forman, y lo que creemos que marcó la diferencia en este caso fue la cantidad de mezcla que ocurrió entre el material estelar y el chorro, con el gas calentado producto del shock apareciendo en nuestra línea de visión hasta el punto de que cualquier firma de chorro característica se habría perdido en la emisión general del resplandor posterior», explicó el experto de Bath.

«Nuestro modelo ayuda no solo a comprender el BOAT, sino también a los poseedores de récords de brillo anteriores que tenían a los astrónomos desconcertados por su falta de firma de chorro. Estos GRB, al igual que otros GRB, deben dirigirse directamente hacia nosotros cuando suceden, ya que no sería físico que se expulsara tanta energía en todas las direcciones a la vez.

Esta ilustración muestra los ingredientes de un estallido largo de rayos gamma, el tipo más común. Crédito: Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA.

»Parece existir una clase excepcional de eventos que son extremos y logran enmascarar la naturaleza dirigida de su flujo de gas. El estudio futuro de los campos magnéticos que lanzan el chorro y de las estrellas masivas que los albergan debería ayudar a revelar por qué estos GRB son tan raros».

Rompe récords

El GRB 221009A excepcionalmente largo es el GRB más brillante jamás registrado y su resplandor está rompiendo todos los récords en todas las longitudes de onda.

Este gráfico compara la rápida emisión del BOAT con la de cinco estallidos largos de rayos gamma anteriores que tenían récords. Crédito: Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA y Adam Goldstein (USRA).

«Debido a que este estallido es tan brillante y también cercano (hablando cósmicamente: ocurrió a una distancia menor de 2.400 millones de años luz de la Tierra), creemos que esta es una oportunidad única para abordar una de las cuestiones más fundamentales sobre estas explosiones, desde la formación de agujeros negros hasta pruebas de modelos de materia oscura», concluyó el Dr. Brendan O’Connor, estudiante de doctorado recién graduado en la Universidad de Maryland y la Universidad George Washington, quien es el autor principal del estudio publicado en Science Advances.

Fuente: EurekAlert/NASA. Edición: MP.