miércoles, 16 de mayo de 2012

La muerte de una estrella es el “flash” para tomar una fotografía de los inicios del universo

Inimaginablemente lejano y potentes, los breves destellos de radiación de alta energía conocidos como estallidos de rayos γ (GRBs) fueron alguna vez uno de los más profundos misterios de la astronomía. Ahora se están convirtiendo en una nueva herramienta de penetración. Con observatorios en órbita, como Fermi de la NASA y la nave espacial Swift que rutinariamente detecta los estallidos, los astrónomos están haciendo planes para utilizarlas como bombillas de flash para examinar los detalles oscuros de los primeros años del Universo.

Visto casi a diario, desde todas las direcciones en el espacio, los GRBs se piensa que son la señal del colapso del núcleo de una estrella masiva en un agujero negro, un evento que desencadena una explosión cataclísmica. Su intensa luz puede brillar todo el camino a través de todo el Universo visible para así ver los primeros capítulos de su historia más o menos hace 13 mil millones de años. Los teóricos de la comprensión de los flashes esta en continua evolución, pero en el 2012 los astrónomos discutieron cómo podrían utilizar los GRBs para trazar la evolución química del cosmos, pues la luz de las explosiones se filtra a través de gas en las galaxias en las que residen.

Volker Bromm, un astrónomo de la Universidad de Texas en Austin, dice que los GRBs son "piedras Roseta cósmicas" que podría incluso llevar a la información sobre la composición de las primeras estrellas del universo, unos pocos cientos de millones de años después del Big Bang. "Queremos ir a la hora de la primera luz.”

Junto con galaxias y cuásares los núcleos luminosos de las galaxias jóvenes tienen agujeros negros supermasivos en el centro que emiten los GRBs. Nial Tanvir, astrónomo de la Universidad de Leicester, Reino Unido. Ellos son mucho más brillantes que las galaxias distantes, lo que significa que un espectrógrafo tiene más información para trabajar cuando se divide un resplandor GRBs en sus longitudes de onda para revelar los constituyentes químicos en las líneas de absorción. Y aunque los cuásares brillan, su luz puede ser más errática que la de los GRBs y sus espectros más complicados, lo que hace más difícil extraer información sobre el material atraves del cual han brillado.


El desafío es que los GRBs son impredecibles y duran solo breves segundos. Sus destellos efímeros son seguidos por la persistencia de resplandores que pueden ser medidos en longitudes de onda, pero los observatorios terrestres deben reaccionar con rapidez si van a recoger los resplandores tan pronto como una nave espacial detecta una explosión. Sin embargo, se puede hacer, una explosión, que se detectó por Swift en septiembre de 2005, era tan brillante que el telescopio de 8 metros Subaru en Hawai detectó el resplandor y obtuvo un espectro tres días más tarde. Con un desplazamiento al rojo de 6,3, la explosión se estima que se han producido cuando el Universo tenía menos del 7% de su edad actual. El espectro, rico en detalles, reveló que la re-ionización del gas de hidrógeno en su punto inflexión es clave de la historia del universo.


La semana pasada, los astrónomos en una conferencia en Munich, Alemania, presentó una nueva imagen de la mecánica interna de los estallidos de rayos γ (GRBs), los conos luminosos fugaces, pero con carácter excepcional de la luz en chorro hacia afuera a lo largo de los ejes de rotación de las estrellas, ya que colapsan en agujeros negros y explotan como supernovas.


Pero los astrónomos quieren ir aún más atrás. Los GRBs han ido fuera, desde la formación de las primeras estrellas del Universo, que probablemente eran masivas, brillantes y de corta duración. La luz de las estrellas de este tipo cuando mueren violentamente ofreciendo GRBs  y mostrando una huella química codiciada del gas que lo rodea  la materia primordial del Universo muy temprano.

Mediante el análisis de GRBs en las galaxias de diferentes épocas, los astrónomos podrían ser capaces de rastrear cómo la composición de los inicios del universo a evolucionado, ya que las primeras generaciones de estrellas quemaron hidrógeno y helio, su conversión en elementos más pesados​​ y metales denominados colectivamente. "¿Cuándo estas grandes estrellas empezaron a hacer todos estos metales? ¿Cuándo se enciende? ", Pregunta Neil Gehrels, astrónomo del Centro de Vuelo Espacial Goddard en Greenbelt, Maryland, e investigador principal de Swift.

Para ayudar a conseguir un salto en las primeras observaciones de GRBs, Jochen Greiner, un astrónomo en el Instituto Max Planck para Física Extraterrestre en Garching, Alemania, y su equipo construyeron el Gamma-Ray Burst Optical/Near-infrared Detector (GROND), y añadieron un telescopio de 2,2 metros operado por el Observatorio Europeo Austral (ESO) en La Silla en Chile. GROND responde a las alertas de Swift, y toma el control del telescopio de ESO. El sistema automatizado puede hacer una estimación rápida de la distancia de una explosión, y si el candidato es remoto, Greiner y sus colegas llaman a los astrónomos del Very Large Telescope, que cuenta con instrumentos que pueden hacer excelentes mediciones espectroscópicas. Sin embargo, Greiner a veces es incapaz de convencerlos de interrumpir su trabajo. "No se dan cuenta que tienen que reaccionar en cuestión de minutos", indico.

Greiner también se preocupa por el hecho de que Swift, aunque sigue realizando un buen trabajo, fue diseñado para durar sólo dos años. Gehrels, sin embargo, es optimista de que con más espectrógrafos en los telescopios terrestres, los astrónomos serán capaces de sacar el máximo provecho. Él cree que es sólo cuestión de tiempo antes de que una explosión se detecte y nos lleva aún más cerca del Big Bang. "Todo lo que se va a tomar es una explosión… Simplemente no hemos tenido suerte todavía."

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