Telescopios en Chile registran la explosión más larga de rayos gamma detectada hasta el momento

Los estallidos o brotes de Rayos gamma (GRBs, por sus siglas en inglés) se encuentran entre las explosiones más poderosas del Universo, superadas solamente por el Big Bang. La mayor parte de los estallidos de este tipo que se han observado se ven como simples destellos que se desvanecen en cosa de segundos o minutos. Pero el 2 de julio de este año, los astrónomos recibieron una alerta sobre una fuente de GRB que estaba produciendo estallidos repetidos y que finalmente se prolongó por más de 7 horas. El evento, registrado como GRB 250702B, es la explosión de rayos gamma más larga presenciada por los seres humanos.

El estallido fue identificado preliminarmente por el Telescopio Espacial de Rayos Gamma Fermi de la NASA, y poco después de que los telescopios espaciales localizaran su ubicación en el cielo, los astrónomos alrededor del mundo lanzaron campañas para observar el evento en longitudes de onda distintas a las gamma.

Una de las primeras revelaciones sobre este evento fue la ubicación de la fuente del GRB, que se encuentra en otra galaxia, gracias a observaciones en infrarrojo realizadas en el Very Large Telescope (VLT) de ESO.

Como consecuencia de lo anterior, un equipo de astrónomos liderado por el estudiante de posgrado de la Jonathan Carney, University of Universidad de Carolina del Norte en Chapel Hill, se propuso capturar el resplandor residual del evento, es decir, las emisiones de luz que se desvanecen luego del destello extremadamente brillante de rayos gamma inicial. Las propiedades de estas emisiones pueden proporcionar claves sobre el tipo de evento que causó el GRB.

Para comprender de mejor forma la naturaleza de este evento sin precedentes, el equipo utilizó tres de los telescopios terrestres más poderosos del mundo: el Telescopio de 4 metros Víctor M. Blanco de NSF y los telescopios gemelos de 8,1 metros del Observatorio Internacional Gemini [1]. Los tres telescopios observaron a GRB 250702B desde aproximadamente 15 horas posteriores a la primera detección, hasta cerca de 18 días más. El equipo de astrónomos presentó sus hallazgos en un artículo científico publicado el 26 de noviembre en el The Astrophysical Journal Letters.

El Telescopio Blanco está ubicado en el Observatorio Inter-Americano de Cerro Tololo de NSF(CTIO), un Programa de NOIRLab de NSF. Por su parte, el Observatorio Internacional Gemini está formado por el telescopio Gemini Norte, ubicado en Hawai‘i, y el telescopio Gemini Sur, localizado en Chile. Este último está financiado en parte por NSF y es operado por NOIRLab de NSF.

Carney destacó que “la habilidad de apuntar rápidamente los telescopios Blanco y Gemini con poca anticipación es crucial para capturar eventos transitorios como los estallidos de rayos gamma. Sin esta capacidad, nuestra comprensión de los eventos lejanos en el dinámico cielo nocturno sería limitada”.

El equipo utilizó una variedad de instrumentos (cámaras) para su investigación como el generador de imágenes de campo amplio NEWFIRM, y la Cámara de Energía Oscura de 570 mega píxeles fabricada por DOE (DECam), ambas montadas en el telescopio Blanco, además de los Espectrógrafos Multi-Objetos (GMOS), instalados en los telescopios Gemini Norte y Gemini Sur.

El análisis de las observaciones revelaron que GRB 250702B no podría haber sido detectada en luz visible, en parte a causa del polvo interestelar de nuestra propia Vía Láctea, pero mayormente por el polvo de la galaxia en donde se produjo el GRB. De hecho, Gemini Norte, que proporcionó la única detección cercana a la longitud de onda visible de la galaxia anfitriona del evento, requirió cerca de dos horas de observaciones para capturar la débil señal proveniente por debajo de las franjas de polvo.

Carney y su equipo combinaron estos datos con nuevas observaciones tomadas con el Telescopio Keck I en el Observatorio W. M. Keck, así como otros datos de dominio público del VLT, el Telescopio Espacial Hubble (HST) de NASA, y de otros observatorios de rayos X y radio. Luego, compararon los robustos conjuntos de datos con modelos teóricos que explican el comportamiento de fenómenos astronómicos. Los modelos pueden ser usados para realizar predicciones que pueden ser comprobadas con datos provenientes de observaciones para refinar la comprensión de los científicos.

El análisis del equipo estableció que la señal inicial de rayos gamma probablemente provino de un estrecho chorro de material a alta velocidad que chocaba con el material circundante, conocido como jet relativista. El análisis también ayudó a describir el entorno alrededor del GRB y de toda la galaxia anfitriona. Descubrieron que existe una enorme cantidad de polvo rodeando la ubicación del estallido, y que la galaxia anfitriona es extremadamente masiva comparada con la mayoría de los anfitriones de GRB. Los datos respaldan una imagen en la que la fuente del GRB reside en un entorno denso y polvoriento, posiblemente en una espesa franja de polvo presente en la galaxia anfitriona a lo largo de la línea de visión entre la Tierra y la fuente del GRB. Estos detalles sobre la fuente de GRB 250702B proporcionan restricciones importantes sobre el sistema que produjo la explosión inicial de rayos gamma.

De los aproximadamente 15 mil GRB observados desde que se reconoció el fenómeno por primera vez en 1973, sólo media docena se acercan a la duración de este GRB. Se cree que el origen de la explosión pudo ser desde el colapso de una supergigante azul, un evento de disrupción de marea, o un magnetar recién nacido. Sin embargo, GRB 250702B, o encaja en ninguna de las categorías conocidas.

A partir de los datos obtenidos hasta ahora, los científicos tienen algunas ideas sobre el posible origen del evento: (1) un agujero negro que cayendo en una estrella que ha sido despojada de su hidrógeno y es casi puro helio; (2) una estrella (o un objeto sub estelar como un planeta o una enana café) desintegrándose durante un encuentro cercano con un objeto estelar compacto como un agujero negor estelar o una estrella de neutrones, en lo que se conoce como un micro-evento de disrupción de marea; (3) una estrella desintegrándose al caer a un agujero negro de masa intermedia —un tipo de agujero negro con una masa que oscila entre cien y cien mil veces la masa de nuestro Sol y que se cree que existen en abundancia, pero que hasta el momento han sido muy difíciles de hallar. Si se tratase de este último escenario, sería la primera vez en la historia que los humanos logran presenciar un chorro relativista procedente de un aguero negro de masa intermedia en el acto de consumir una estrella.,

Aunque se necesitan más observaciones para determinar con precisión la causa del GRB 250702B, los datos obtenidos hasta ahora son coherentes con estas novedosas explicaciones.

“Este trabajo presenta un problema arqueológico cósmico fascinante en el cual estamos reconstruyendo los detalles de un evento que ocurrió hace miles de millones de años. El descubrimiento de estos misterios demuestra lo mucho que nos queda aún por aprender sobre los eventos más extremos del Universo, a la vez que nos recuerda que debemos seguir imaginando lo que podría estar sucediendo allá afuera”, concluyó Carney.

Notas

[1] Este estudio utilizó datos obtenidos de varias fuentes, entre ellas se incluyen:

• El Monitor de Rayos Gamma (GBM) del Telescopio Espacial de Rayos Gamma Fermi de NASA (Fermi)
• La Cámara de Energía Oscura (DECam) fabricada por DOE y NEWFIRM, ubicados en el Telescopio de 4 metros Víctor Blanco de NSF en el Observatorio Inter-Americano de Cerro (CTIO)
• Los Espectrógrafos Multi-Objeto de Gemini (GMOS-N y GMOS-S) del Observatorio Internacional Gemini
• El Telescopio Fraunhofer del Observatorio Wendelstein 
• El Telescopio Espacial Hubble (HST)
• El Telescopio Keck I del Observatorio W. M. Keck
• FourStar en el Telescopio Magellan Baade

Más Información

La investigación se presentó en un artículo científico titulado “Optical/infrared observations of the extraordinary GRB 250702B: a highly obscured afterglow in a massive galaxy consistent with multiple possible progenitors” qu será publicado en el The Astrophysical Journal Letters. DOI: 10.3847/2041-8213/ae1d67

El equipo de investigación estaba compuesto por: J. Carney (University of North Carolina at Chapel Hill, USA), I. Andreoni (University of North Carolina at Chapel Hill, USA), B. O'Connor (Carnegie Mellon University, USA), J. Freeburn (University of North Carolina at Chapel Hill, USA), H. Skobe (Carnegie Mellon University, USA), L. Westcott (University of Manchester, UK), M. Busmann (Ludwig Maximilian University of Munich, Germany), A. Palmese (Carnegie Mellon University, USA), X. J. Hall (Carnegie Mellon University, USA), R. Gill (National Autonomous University of Mexico, Mexico/The Open University of Israel, Israel), P. Beniamini (The Open University of Israel, Israel/The George Washington University, USA), E. R. Coughlin (Syracuse University, USA), C. D. Kilpatrick (Northwestern University, USA), A. Anumarlapudi (University of North Carolina at Chapel Hill, USA), N. M. Law (University of North Carolina at Chapel Hill, USA), H. Corbett (University of North Carolina at Chapel Hill, USA), T. Ahumada (California Institute of Technology, USA), P. Chen (Zhejiang University, China), C. Conselice (University of Manchester, UK), G. Damke (NSF NOIRLab, USA), K. K. Das (California Institute of Technology, USA), A. Gal-Yam (Weizmann Institute of Science, Israel), D. Gruen (Ludwig Maximilian University of Munich, Germany/Excellence Cluster ORIGINS, Germany), S. Heathcote (NSF NOIRLab, USA), L. Hu (Carnegie Mellon University, USA), V. Karambelkar (California Institute of Technology, USA), M. Kasliwal (California Institute of Technology, USA), K. Labrie (NSF NOIRLab, USA), D. Pasham (Eureka Scientific, USA/The George Washington University, USA), A. Riffeser, M. Schmidt, K. Sharma, S. Wilke (Ludwig Maximilian University of Munich, Germany), & W. Zang (Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian, USA).

Esta investigación se presentó en un artículo de investigación publicado en la revista XXX. DOI: XXX

NOIRLab de NSF, el centro de la Fundación Nacional de Ciencias de Estados Unidos para la astronomía óptica-infrarroja terrestre, opera el Observatorio Internacional Gemini (una instalación de NSF, NRC-Canadá, ANID-Chile, MCTIC-Brasil, MINCyT-Argentina, y KASI-República de Corea), el Observatorio Nacional Kitt Peak de NSF (KPNO), el Observatorio Interamericano Cerro Tololo de NSF (CTIO), el Centro de Datos para la Comunidad Científica (CSDC), y el Observatorio Vera C. Rubin de NSF-DOE (en cooperación con el Laboratorio Nacional del Acelerador SLAC del DOE). Es administrado por la Asociación de Universidades para la Investigación en Astronomía (AURA) en virtud de un acuerdo de cooperación con NSF y tiene su sede central en Tucson, Arizona.

La comunidad científica está honrada por tener la oportunidad de realizar investigaciones astronómicas en I’oligam Du’ag (Kitt Peak) en Arizona, en Maunakea en Hawaiʻi, y en Cerro Tololo y Cerro Pachón, en Chile. Reconocemos y apreciamos el importante rol cultural y el valor que I’oligam Du’ag tiene para la Nación Tohono O'odham, y el que Maunakea tiene para la comunidad Kanaka Maoli (hawaianos nativos).

Este comunicado de prensa fue traducido por Manuel Paredes.

Enlaces

• Artículo científico: Optical/infrared observations of the extraordinary GRB 250702B: a highly obscured afterglow in a massive galaxy consistent with multiple possible progenitors
• Comunicado de prensa de NASA
• Fotografías del Telescopio de 4 metros Víctor M. Blanco
• Videos del Telescopio de 4 metros Víctor M. Blanco
• Fotografías de DECam
• Fotografías del Telescopio Gemini Norte
• Videos del Telescopio Gemini Norte
• Fotografías del Telescopio Gemini Sur
• Videos del Telescopio Gemini Sur
• Revisa otros comunicados de prensa de NOIRLab

Contactos

Jonathan Carney
Graduate Student
University of North Carolina at Chapel Hill
Correo electrónico: jcarney@unc.edu

Josie Fenske
Public Information Officer
NSF NOIRLab
Correo electrónico: josie.fenske@noirlab.edu

---

---