Ahora sabemos qué causó la explosión más brillante jamás vista en el espacio

El estallido de rayos gamma GRB 221009A estuvo tan lejos de los gráficos de estos eventos que solo esperaríamos ver algo tan brillante una vez cada mil años. Naturalmente, los astrónomos esperaban que algún evento fenomenal fuera el responsable, pero en lugar de eso, encontraron lo que parece una supernova perfectamente ordinaria, con pocas pistas de por qué produciría algo tan deslumbrante.

La mayoría de los tipos de eventos siguen ciertos patrones en distribución y tamaño. Es poco probable que el terremoto o la erupción volcánica más potente sea tan diferente del segundo y tercer ejemplo. Todo lo cual hace de GRB 221009A un enigma continuo para los astrónomos. Era tan brillante que saturó los detectores de rayos gamma de los satélites, a pesar de estar a 2.400 millones de años luz de distancia, lo que nos impidió medirlo directamente. Sin embargo, al estudiar su resplandor, los astrónomos concluyeron que era 70 veces más brillante que el segundo lugar actual.

Los astrónomos apodaron a GRB 221009A como el más brillante de todos los tiempos (BOAT) y estimaron que deberíamos ver algo como esto una vez cada mil años, lo que hace que sea bastante sorprendente que haya aparecido en las pocas décadas que llevan existiendo detectores de rayos gamma por satélite.

El llamado resplandor del GRB era como los faros de un automóvil que se acercaban directamente a usted, impidiéndole ver el automóvil en sí. Entonces, tuvimos que esperar a que se desvaneciera significativamente para tener la oportunidad de ver la supernova.

Dr. Pedro Blanchard

Se cree que las explosiones largas de rayos gamma como ésta están asociadas con el nacimiento de agujeros negros, generalmente a partir de supernovas en estrellas con más de 25 masas solares. Podríamos suponer que se trata de una supernova particularmente enorme, que produjo un agujero negro excepcional. Si es así, tendría sentido que el evento hubiera iniciado la r-proceso, que se cree que es responsable de elementos como el platino y el oro.

Un gran equipo ha utilizado el JWST para estudiar el resplandor de la supernova de GRB 221009A en busca de signos de algo fuera de lo común que podría ser responsable. Encontraron que el responsable era el resplandor de la supernova, pero el espectro no era particularmente brillante ni rico en metales preciosos. Midas esto no fue así.

«Cuando confirmamos que el GRB fue generado por el colapso de una estrella masiva, eso nos dio la oportunidad de probar una hipótesis sobre cómo se forman algunos de los elementos más pesados ​​del universo», dijo el Dr. Peter Blanchard de la Universidad Northwestern en un comunicado. .

En lugar de precipitarse inmediatamente, cuando las secuelas del GRB habrían eclipsado a la supernova que lo acompañaba, optaron por la paciencia. Inicialmente, dijo Blanchard; “El llamado resplandor del GRB era como los faros de un automóvil que se acercan directamente a ti, impidiendo que veas el automóvil en sí. Entonces, tuvimos que esperar a que se desvaneciera significativamente para tener la oportunidad de ver la supernova”.

Casi seis meses después se consideró que había llegado el momento adecuado. Utilizando el JWST, Blanchard y sus coautores detectaron firmas familiares de elementos como el oxígeno y el níquel que son características de las supernovas, pero el brillo no era proporcionalmente tan brillante como el GRB concurrente.

Además; “No vimos firmas de estos elementos pesados, lo que sugiere que los GRB extremadamente energéticos como el BOAT no producen estos elementos. Eso no significa que no todos los GRB los produzcan, pero es una información clave a medida que seguimos entendiendo de dónde provienen estos elementos pesados. Las observaciones futuras con JWST determinarán si los primos ‘normales’ del BOAT producen estos elementos”.

Los hallazgos dejan al menos dos grandes misterios: ¿por qué la discrepancia entre el brillo de los GRB y de las supernovas, y de dónde provienen los elementos pesados? Sabemos que el proceso r ocurre en kilonovas, donde dos estrellas de neutrones se fusionan, pero estos son eventos tan raros que existen dudas sobre si pueden explicar todos los elementos pesados ​​que vemos.

«Es probable que exista otra fuente», dijo Blanchard. “Se necesita mucho tiempo para que las estrellas de neutrones binarias se fusionen. Dos estrellas de un sistema binario primero tienen que explotar para dejar atrás estrellas de neutrones. Luego, pueden pasar miles de millones de años hasta que las dos estrellas de neutrones se acerquen lentamente y finalmente se fusionen. Pero las observaciones de estrellas muy antiguas indican que partes del universo se enriquecieron con metales pesados ​​antes de que la mayoría de las estrellas binarias de neutrones hubieran tenido tiempo de fusionarse. Eso nos indica un canal alternativo”.

Si el GRB más brillante de todos los tiempos no es esa otra fuente, ¿cuál es? Responde eso (correctamente) y escribirás tu nombre en la historia astronómica. Igual de importante podría ser explicar cómo una supernova ordinaria y un GRB épico llegan a formar la versión astronómica de Notting Hill.

Parte de la respuesta puede ser que los rayos gamma del BARCO parecen haber estado inusualmente enfocados. Se cree que las estrellas que desencadenan los GRB largos giran particularmente rápido antes de sus explosiones, lo que las lleva a lanzar chorros de material a una velocidad cercana a la de la luz cuando llega su gran momento. Cuanto más estrechos son los chorros, más enfocado se vuelve el haz de rayos gamma, lo que hace menos probable que una galaxia aleatoria como la nuestra esté en el haz, pero lo hace mucho más brillante si lo está. No se sabe por qué los chorros del BOAT eran tan estrechos, pero al menos hace que el problema sea un poco más comprensible.

Otra posible parte de la respuesta puede estar en la galaxia anfitriona del BOAT. El JWST reveló que se trata de una galaxia con estallido estelar extremo, donde se están formando nuevas estrellas a un ritmo excepcional. Más estrellas nuevas significan una mayor probabilidad de supernovas, pero tal vez también afecte a las que ocurren de alguna manera desconocida. La galaxia también es casi hidrógeno y helio puro, con aproximadamente una octava parte de la concentración de metales del Sol, la más baja jamás vista en una combinación de supernova con explosión de rayos gamma. Esto significa que la formación estelar debe ser muy nueva, ya que las generaciones anteriores de estrellas habrían aumentado el contenido de metal.

Los autores aún no saben cómo estas características podrían haber contribuido a este evento excepcional, pero probablemente sean relevantes de alguna manera.

El estudio se publica en la revista Nature Astronomy.