Los brotes de rayos gamma emiten fotones un billón de veces más energéticos que la luz visible

Los brotes de rayos gamma (GRB, “gamma ray bursts” en inglés) son las explosiones más violentas del universo. Aparecen repentinamente en el cielo, aproximadamente una vez al día. Se cree que son el resultado del colapso de estrellas masivas o de la fusión de estrellas de neutrones en galaxias distantes. De la explosión emerge un chorro de partículas que atraviesa el medio que le rodea y apunta directamente hacia nosotros.

Estas explosiones fueron un secreto militar durante decenas de años hasta que los astrónomos las redescubrieron. Detectores en el espacio han observado que los brotes producen rayos X o rayos gamma mediante la llamada emisión de sincrotrón: los electrones producen fotones cuando giran en los campos magnéticos. El record absoluto estaba en las energías del gigaelectronvoltio (GeV).

Hasta el 14 de enero del año pasado. Ese día dos satélites espaciales descubrieron independientemente un brote, que llamaron GRB 190114C. En 22 segundos, sus coordenadas en el cielo se distribuyeron en forma de alerta electrónica a los astrónomos de todo el mundo, incluida la Colaboración MAGIC, que opera dos telescopios Cherenkov de 17 metros de diámetro ubicados en la isla canaria de La Palma. Un sistema automático procesa en tiempo real las alertas de los satélites y hace que los telescopios MAGIC apunten rápidamente a la posición del cielo donde se ha producido el GRB. A pesar de pesar 64 toneladas cada uno, pueden rotar 180 grados en sólo 25 segundos. Gracias a esto, MAGIC empezó a observar GRB 190114C sólo 50 segundos después de su comienzo.

Lo que emitía GRB 190114C era extraordinario: se alcanzaban energías de Teraelectronvoltios (TeV), un billón de veces más energéticos que la luz visible. Además durante unos segundos se convirtió en el objeto más brillante del cielo de rayos gamma. No solo eso. También es el objeto más brillante jamás observado en TeV. Decayó en cuestión de segundos, pero dejó una valiosa información: los brotes de rayos gamma emiten también por un nuevo mecanismo llamado de Compton inverso. De esta emisión obtenemos información directamente sobre los electrones que se producen en el chorro y sobre el medio interestelar alrededor de la explosión.

Por primera vez, la Colaboración MAGIC anunció la detección inequívoca de fotones de TeV de un GRB a la comunidad internacional de astrónomos sólo unas horas después de las alertas enviadas por los satélites. Esto facilitó una extensa campaña de observaciones en múltiples longitudes de onda, con la contribución de más de dos decenas de observatorios e instrumentos. Estas observaciones ópticas permitieron medir la distancia a GRB 190114C, aproximadamente 4,5 mil millones de años luz. La comunidad española participa en MAGIC desde sus inicios. Forman parte de ella dos de los OPIs, el IAC y el CIEMAT. La División de Astropartículas del Departamento de Investigación Básica del CIEMAT y en concreto el grupo de rayos gammas dirigido por Carlos Delgado lleva muchos años en la colaboración MAGIC. Ha hecho contribuciones al software y el sistema informático de los telescopios. El centro oficial de datos de MAGIC está en el PIC, un centro mixto del CIEMAT y el IFAE. El año pasado se incorporó al grupo Juan Cortina, que lleva 20 años trabajando en los telescopios MAGIC, fue el anterior portavoz de la colaboración MAGIC y es de hecho responsable del sistema de respuesta robótica de los telescopios que ha hecho posible la observación del Brote de Rayos Gamma.

Los telescopios MAGIC detectan el primer estallido de rayos gamma en muy altas energías

¿Sabes cómo los telescopios #MAGIC del Observatorio del Roque de lo Muchachos (Garafía, La Palma) han hecho historia al detectar la luz más energética del Universo? Este vídeo lo explica.🎞️Crédito: Superbossa.com and C. Righi Max-Planck-Gesellschaft

Publicada por IAC – Instituto de Astrofísica de Canarias en Martes, 26 de noviembre de 2019

Referencias

Teraelectronvolt emission from the γ-ray burst GRB 190114C, Nature 575, pages 455–458 (2019)

Observation of inverse Compton emission from a long γ-ray burst, Nature 575, pages 459–463 (2019)

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