Astronomía

Los estallidos de rayos gamma provienen de lejanas y misteriosas galaxias

Podrían arrojar luz sobre la formación de metales pesados en el cosmos

Los estallidos de rayos gamma provienen de lejanas y misteriosas galaxias

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Pablo Javier Piacente

Un 30% de los estallidos cortos de rayos gamma (sGRB), que se forman durante las colisiones de estrellas de neutrones, carecen de una galaxia anfitriona coincidente, lo que genera dudas sobre sus verdaderos orígenes y distancias. Una nueva investigación ha descubierto que ocurren en extrañas galaxias extremadamente lejanas, concretamente hasta 10 mil millones de años luz de distancia de la Tierra.

Un equipo internacional de astrónomos ha logrado revelar que ciertos estallidos cortos de rayos gamma (sGRB) no se originaron en áreas difusas del espacio intergaláctico como se pensaba previamente, sino en galaxias concretas. Estos rayos gamma no eran estallidos “nómadas”: datos obtenidos mediante múltiples observatorios permitieron descubrir que en realidad se formaron en galaxias notablemente distantes y, por lo tanto, muy débiles y difíciles de detectar.

Desde lejanas galaxias

Los científicos, liderados por el Dr. Brendan O'Connor, astrónomo de la Universidad de Maryland y la Universidad George Washington, en Estados Unidos, indicaron que estos sGRB aparentemente aislados en realidad ocurrieron en galaxias localizadas a una distancia de hasta 10 mil millones de años luz de nuestro planeta. El nuevo estudio fue publicado recientemente en la revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (MNRAS).

Además, el descubrimiento sugiere que los estallidos cortos de rayos gamma pueden haber sido más frecuentes en el pasado de aquello que se creía hasta hoy. Como se producen en el marco de las fusiones de estrellas de neutrones y estas a su vez forjan elementos pesados, como por ejemplo el oro y el platino, es probable que estos metales se hayan desperdigado por el Universo mucho antes de lo pensado. 

También llamados “brotes de rayos gamma”, los sGRB son destellos de rayos gamma asociados directamente a explosiones extremadamente energéticas en galaxias distantes. Según los especialistas, se trata de los eventos electromagnéticos más luminosos que ocurren en el Universo. ¿Por qué, entonces, no podía detectarse su origen en muchos casos?

Según una nota de prensa, una gran cantidad de sGRB se encuentran en galaxias brillantes y relativamente cercanas, pero sin embargo algunos parecen no tener un hogar galáctico específico. Ahora, gracias a un enorme conjunto de datos de diferentes observatorios, como los telescopios gemelos Gemini, ha sido posible encontrar el tenue resplandor de las galaxias que originaban estos rayos gamma, que simplemente estaban demasiado distantes como para ser reconocidas previamente

Dos hipótesis y una respuesta

Los sGRB sin una aparente galaxia anfitriona constituían un profundo misterio para los astrónomos. El equipo liderado por O'Connor desarrolló dos hipótesis: la primera postulaba que las estrellas de neutrones progenitoras se formaron como un par binario dentro de una galaxia distante, luego se desplazaron juntas hacia el espacio intergaláctico y finalmente se fusionaron miles de millones de años después. Esto explicaría la ausencia de un origen concreto, a partir de la constante expansión del Universo.

No conformes con esta explicación, desarrollaron una segunda hipótesis: sostuvieron que las estrellas de neutrones que generaron los rayos gamma se fusionaron a miles de millones de años luz de distancia en sus galaxias de origen, que ahora parecen extremadamente débiles como resultado de su alejamiento de la posición de la Tierra. Los análisis y las observaciones terminaron por confirmar esta segunda hipótesis, resolviendo el misterio por el momento. 

Formación de metales pesados

Además, otro aspecto importante es que este resultado podría ayudar a los astrónomos a comprender mejor la evolución química del Universo. La fusión de estrellas de neutrones desencadena una serie de reacciones nucleares en cascada, que son necesarias para producir metales pesados, como oro, platino y torio, entre muchos otros. 

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Si esta clase de hallazgos retrasa la escala de tiempo cósmica relacionada con las fusiones de estrellas de neutrones, esto significaría que el Universo joven era mucho más rico en elementos pesados de aquello que se pensaba previamente. En consecuencia, los elementos más pesados de la tabla periódica pudieron haber sido comunes desde las etapas iniciales de la formación del cosmos.

Referencia

A deep survey of short GRB host galaxies over z ∼ 0 − 2: implications for offsets, redshifts, and environments. B. O’Connor et al. MNRAS (2022). DOI:https://doi.org/10.1093/mnras/stac1982