Explosión cósmica más potente del universo es detectada

La astrofísica Elena Moretti recordará una llamada telefónica del 14 de enero del año pasado durante toda su vida. “¿Esta señal que estamos detectando es un simulacro?”, preguntaba su interlocutor en el teléfono. Era una noche cerrada. La llamada provenía del Observatorio del Roque de los Muchachos, ubicado en una cima de la isla La Palma, perfecta para observaciones astronómicas.

Movida por su espíritu científico, la experta inmediatamente saltó de la cama en que reposaba, y al cabo de unos minutos ya se encontraba frente a las imágenes del centro de control. No, no era un simulacro. Para el asombro de todos los presentes, los dos telescopios MAGIC del observatorio acababan de captar un grupo de partículas de luz que eran aproximadamente 100 veces más potentes que cualquier otra captada anteriormente. “No podía creer lo que mis ojos me decían”, afirma Moretti.

Todo comenzó tres minutos antes de las 9 PM cuando dos telescopios espaciales, llamados Swift y Fermi respectivamente, detectaron una fuerte emisión sin precedentes de rayos gamma. Pasados unos 20 segundos ya la señal se encontraba en la Tierra. Y automáticamente, las dos colosales antenas de los telescopios MAGIC giraron para apuntar a la dirección exacta de donde provenían las partículas de luz.

La señal se extendió durante casi más de media hora, momento en que fue debilitándose poco a poco hasta desaparecer por completo en el horizonte. “Recuerdo que esa noche nos quedamos trabajando cuatro horas más de lo establecido. Y que también enviamos una nota urgente al resto de la comunidad astrofísica internacional. Nuestro objetivo era captar las radiaciones la mayor cantidad de tiempo posible”, explica Moretti; que tiene un puesto importante en el Instituto de Física de Altas Energías, en España.

¿Qué son estas partículas de luz?

Las partículas de luz captadas por los dos telescopios MAGIC se conocen científicamente como fotones de radiación gamma (o rayos gamma). Este tipo de radiación se libera principalmente en fenómenos astronómicos de gran violencia. Debido a su alta frecuencia, y, por tanto, su alta energía, la radiación gamma constituye un tipo de radiación ionizante; lo que significa que es capaz de penetrar en la materia tan profundamente que puede llegar a desprender los electrones de los átomos. Esta propiedad también hace a los rayos gamma perjudiciales para la vida, debido a que pueden alterar las estructuras de las células.

Diversos estudios aseguran que los telescopios MAGIC han sido los pioneros en observar al conjunto de fotones con mayor energía liberada después de una explosión cósmica de radiación gamma. Hasta ahora estos son los mayores estallidos de energía conocidos en el universo, capaces de generar en menos de dos minutos la misma energía que emitirá el sol en todo lo que le queda de existencia (unos cuantos miles de millones de años).

La explosión cósmica

Los fotones captados poseían una energía media aproximada de un teraelectronvoltio. Si los comparamos con la energía que posee la luz visible nos percatamos de que contienen un billón de veces más energía. “Esta es la luz más potente que hemos podido registrar teniendo en cuenta la cantidad de energía liberada y el tiempo que duró la explosión”, afirma Moretti. “Estamos conscientes de que en el espacio existen otros cuerpos capaces de emitir luz así de potente… como los agujeros negros que se encuentran en los núcleos de las galaxias activas, pero estas fuentes generalmente tardan varios miles de millones de años en emitir la misma cantidad de energía que expulsó este estallido en media hora”, señala.

El haber captado este registro esclarece la física de los rayos gamma y demuestra que pueden contener mucha más energía de la que se estimaba. “Durante dos décadas hemos estado recibiendo señales de fuentes de radiación gamma, en total unas 110, pero jamás habíamos presenciado algo tan llamativo, tan espectacular”, confiesa María Victoria Fonseca, astrofísica de la Universidad Complutense de Madrid; que está involucrada en todo lo que tiene que ver con los telescopios MAGIC desde que comenzaron a funcionar en 2004.

Cronología del estallido

Los científicos suponen que el brote de rayos gamma lo originó una estrella unas 10 veces más pesada que el sol; de ella se piensa que estalló una vez hubo gastado todo su combustible de hidrógeno. También estimaron la distancia que han recorrido los fotones hasta llegar a nuestro planeta: unos 4.500 millones de años luz. Si la cifra es correcta, significa que la estrella explotó cuando nuestro planeta aún estaba comenzando a formarse; varios millones de años antes de que se formaran los primeros aminoácidos esenciales para la vida.

Tras la explosión cósmica se liberaron dos potentes haces de rayos X y rayos gamma que fueron expulsados en direcciones opuestas. Una vez emitida esta energía, la materia disparada por la estrella provocó una onda de choque que comprimió el medio interestelar; generando plasma y un fuerte campo magnético en el que los electrones acelerados daban vueltas en círculo a velocidades cercana a la velocidad de la luz. Este fenómeno es conocido como sincrotrón. Es el mismo fenómeno en el que se basan los aceleradores de partículas de la Tierra; empleados principalmente para hacer imágenes médicas de rayos X o para revelar pinturas ocultas en los lienzos de Van Gogh, Picasso o Degas.

La razón de por qué tanta energía

En 1923, Arthur Compton, un físico estadounidense, demostró que los fotones podían transferir energía a los electrones. Descubrir este efecto que actualmente lleva su nombre le ameritó el premio Nobel de Física en 1927. La comunidad científica espera que las partículas de luz registradas se hayan comportado así gracias al efecto inverso de Compton; podría ser que los electrones acelerados hayan cedido parte de su energía a los fotones hasta llegar al orden de los teraelectronvoltios. Esta posibilidad ha sido predicha teóricamente pero aún no se ha confirmado.

¿Por qué hemos tardado tanto?

“¿Por qué hemos tardado tanto en descubrir este fenómeno?”, se cuestiona Bing Zhang, físico de la Universidad de Nevada, en Estados Unidos. Aunque es probable que a diario haya alguna explosión cósmica de este tipo, normalmente no se detecta porque nuestros equipos no son lo suficientemente potentes como para captarla. El físico espera que en los próximos años la detección de este tipo de radiaciones se haga “rutinaria” gracias a los progresos en la red de telescopios de Cherenkov, en Chile y en La Palma, o detectores como el HAWC de Sierra Negra, en México.