Los estallidos de rayos gamma son las explosiones más potentes del universo conocido. Se cree que se producen cuando una estrella masiva colapsa en un agujero negro o en una estrella de neutrones.

Ahora, los científicos acaban de descubrir un par de explosiones que han resultado ser más potentes de lo que se podría haber imaginado. En tres nuevos estudios publicados en Nature, dos equipos de astrónomos explican la detección de dos explosiones de rayos gamma que superaban el estallido récord anterior, incluida una 10 veces más potente. Se trata de hallazgos sin precedentes que deberían ayudarnos a encontrar más eventos exóticos y a tener una idea más clara de lo que ocurrió hace miles de millones de años en las zonas lejanas del universo.  

"Los estallidos de rayos gamma son más potentes de lo que imaginábamos", afirma el astrofísico del Instituto Max Planck (Alemania) y coautor de dos de los artículos, Razmik Mirzoyan. "Es absolutamente extraordinario".

Dos observatorios han realizado estas detecciones: el Cherenkov de imágenes de rayos gamma atmosféricos (MAGIC), que utiliza dos telescopios situados en la isla canaria de La Palma (España), y el Sistema Estereoscópico de Alta Energía (HESS), un conjunto de cinco telescopios situados en Namibia. Ambos utilizan los denominados telescopios de imágenes atmosféricas Cherenkov (IACT).

Cuando los rayos gamma de alta energía llegan a la atmósfera de la Tierra, la interacción hace que las moléculas de aire se conviertan en una cascada de pares de electrones-positrones. Estos pares aceleran a través de la atmósfera, liberando algo que se conoce como radiación de Cherenkov. Los IACT observan esta lluvia de radiación y los datos resultantes pueden reconstruirse y analizarse para determinar la energía y la dirección de los fotones originales de alta energía (los rayos gamma) que llegaron a la atmósfera.

El primer estallido, GRB 190114C, se vio el 14 de enero. Inicialmente fue detectado por un par de telescopios espaciales y después HESS lo verificó y analizó en profundidad cuando se dieron a conocer sus coordenadas. MAGIC detectó las energías de fotones en el resplandor posterior de GRB 190114C (la parte del desvanecimiento de la emisión) que estaban por encima del rango de teraelectronvoltio (TeV), que es un billón de veces más energético que la luz visible (la luz visible es de aproximadamente un electronvoltio).

Hasta ahora, la nebulosa del Cangrejo ha sido la fuente más brillante conocida en las energías TeV. Esta nueva explosión eclipsa esas energías por un factor de 100 y ahora posee el récord de la fuente más brillante conocida de fotones con energías de TeV.

La segunda explosión, GRB 180720B, con energías muy superiores a 0,1 TeV, pero menores de 1 TeV, fue detectada el 20 de julio de 2018. Los estallidos anteriores de rayos gamma no se habían visto por encima de 100 GeV. Las explosiones se midieron en la fase posterior al resplandor, por lo que las energías iniciales de las emisiones deben haber sido aún mayores, según ha explicado Mirzoyan.

Las observaciones de seguimiento de otros observatorios e instrumentos revelan que GRB 190114C provino de una galaxia a 4.500 millones de años luz de la Tierra, mientras que GRB 180720B se originó a 6.000 millones de años luz.

Todas las explosiones de rayos gamma se producen fuera de la Vía Láctea, habitualmente a miles de millones de años luz de distancia en galaxias con una formación estelar masiva. Aunque no sabemos exactamente qué provocó estos estallidos en concreto, ambos son de "larga duración". Esto significa que se producen cuando un tipo extraño de estrella masiva que gira rápidamente colapsa de repente en un poderoso agujero negro o una estrella de neutrones con un alto campo magnético que rota rápidamente (llamada magnetar), según el astrofísico de la Universidad de Nevada, Las Vegas (EE. UU.), Bing Zhang, que no participó en los mencionados estudios. Cualquiera de los objetos puede producir explosiones de rayos gamma, y en este caso, por suerte para los astrónomos, brillaron directamente hacia la Tierra.

Además de ser hallazgos de récord, las dos nuevas explosiones de rayos gamma nos dan a conocer cómo se producen estos fenómenos. El único mecanismo que podría generar tales emisiones de alta energía es una dispersión de fotones hacia las energías más altas, inducida por colisiones con electrones acelerados. Varios científicos, incluido Zhang, llevan mucho tiempo especulando que ese tipo de mecanismo existe.

Al igual que ocurrió con detección de ondas gravitacionales, la gran esperanza es que este descubrimiento signifique que podremos detectar más estallidos de rayos gamma de alta energía y analizarlos con aún más detalle. Es increíblemente difícil estudiar los objetos ubicados a miles de millones de años luz de distancia y las explosiones de rayos gamma son unas de las pocas señales que podemos detectar y que nos revelan algo de lo que ocurre tan lejos.