miércoles, 11 de junio de 2014

EXPLOSIÓN DE RAYOS GAMMA ENTERRADAS EN EL POLVO


Observaciones de la galaxia que alberga al GRB 020819B. Las medidas llevadas a cabo en el rango de las ondas de radio del gas molecular (izquierda) y el polvo (centro), han sido observadas por ALMA. A la derecha, una imagen en luz visible captada por el Telescopio Gemini Norte Frederick C. Gillett. La cruz indica la ubicación del lugar donde tiene lugar el GRB .Crédito: Bunyo Hatsukade (NAOJ) / ALMA (ESO-NAOJ/NRAO

Los estallidos de rayos gamma (GRBs por sus siglas en inglés, Gamma-Ray Bursts) son intensas explosiones de altísimas energía observadas en galaxias distantes, es el fenómeno explosivo más brillante del universo, los cuales duran un poco más que un par de segundos y son conocidos como estallidos de rayos gamma de larga duración (LGRBs, de Long-duration Gamma-Ray Bursts), los cuales se asocian con las explosiones de supernovas — potentes detonaciones que tienen lugar al final de la vida de las estrellas masivas, estos estallidos de rayos gamma de larga duración (LGRBs), representan aproximadamente el 70% de los GRB observados. 
Pero los desarrollos llevados a cabo en la última década han reconocido una nueva clase de GRB con estallidos de menos de dos segundos, se les denomina, GRB de corta duración, lo que probablemente se deben a la fusión de estrellas de neutrones y no están asociados con supernovas o hipernovas.
En cuestión de segundos, un estallido típico libera tanta energía como la que habrá liberado el Sol a lo largo de sus diez mil millones de años de vida. La propia explosión suele estar seguida de una emisión que va apagándose poco a poco, conocida como reminiscencia (afterglow), que se cree que tiene su origen en las colisiones entre el material expulsado y el gas circundante.
Sin embargo, misteriosamente, algunos estallidos de rayos gamma parecen no tener ninguna reminiscencia — son denominados estallidos oscuros. Una posible explicación es que las nubes de polvo absorben la radiación de la reminiscencia.
En los últimos años, los científicos han estado trabajando para comprender mejor cómo se forma un GRB estudiando sus galaxias anfitrionas. Dentro de estas galaxias, los astrónomos esperaban encontrar estrellas masivas progenitoras de los GRB en regiones activas de formación estelar, que podrían estar rodeadas por una gran cantidad de gas molecular — el combustible para la formación de estrellas. Sin embargo, no había ningún resultado observacional que respaldara esta teoría, dejando esta incógnita sin respuesta durante mucho tiempo.
Por primera vez, un equipo de astrónomos de Japón ha utilizado ALMA para detectar la emisión de radio procedente del gas molecular en dos anfitrionas de LGRB — GRB 020819B y GRB 051022 — que se encuentran a unos 4.300 y  6.900 millones de años luz respectivamente. Aunque tales emisiones de radio nunca habían sido detectadas en las galaxias GRB, ALMA lo hizo posible gracias a su alta sensibilidad que no tiene precedentes. La sensibilidad de ALMA en esta observación fue cinco veces mejor que la llevada  a cabo con otros telescopios similares. Las primeras observaciones científicas con ALMA comenzaron en el año 2011 utilizando sólo parte de las antenas (eso1137). Estas observaciones se realizaron con un conjunto entre  24–27 antenas con separaciones de hasta sólo 125 metros. La instalación de la última de las 66 antenas (eso1342) es una promesa de lo que ALMA será capaz de revelar en un futuro próximo, ya que las antenas se pueden posicionar en diferentes configuraciones, con una distancias máximas entre las ellas que van de los 150 metros a los 16 kilómetros.
Kotaro Kohno, profesor de la Universidad de Tokio y miembro del equipo de investigación, dijo: "Hemos estado buscando gas molecular en galaxias GRB durante más de diez años utilizando varios telescopios alrededor del mundo. Como resultado de nuestro arduo trabajo, finalmente logramos un avance notable utilizando el poder de ALMA. Estamos muy entusiasmados con lo que hemos logrado".
Otro logro notable, hecho posible gracias a la alta resolución de ALMA, fue descubrir la distribución del gas molecular y el polvo en galaxias GRB. Las observaciones de GRB 020819B revelaron un entorno extraordinariamente rico en polvo , mientras que, cerca del centro de la galaxia anfitriona, se encontraba gas molecular. Es la primera vez que se ha revelado dicha distribución en galaxias GRB.
La proporción de la masa de polvo con respecto a la masa de gas molecular es de un 1% en el medio interestelar de la Vía Láctea y en galaxias cercanas de formación estelar, pero es diez o más veces mayor en la región que rodea al GRB 020819B.
"No esperábamos que los GRB pudieran tener lugar en un ambiente tan polvoriento, con una proporción tan baja de gas molecular con respecto al polvo. Esto indica que el GRB se produjo en un ambiente muy diferente al de una típica región de formación estelar", afirma Hatsukade. Esto sugiere que las estrellas masivas que murieron como GRB, cambiaron el ambiente de formación estelar en la región antes de explotar.

El equipo de investigación cree que, una posible explicación para la alta proporción de polvo en comparación con el gas molecular en el lugar donde tienen lugar los GRB, es la diferencia en sus reacciones a la radiación ultravioleta. Puesto que los enlaces entre los átomos que componen las moléculas se rompen fácilmente por la radiación ultravioleta, el gas molecular no puede sobrevivir en ambientes expuestos a una fuerte radiación ultravioleta producida por las calientes estrellas masivas en su región de formación estelar, incluyendo las que tarde o temprano explotan como fue la  observada GRB.
Aunque también se observa una distribución similar en GRB 051022, aún debe ser confirmada debido a la falta de resolución (dado que el anfitrión del GRB 051022 está situado más lejos que el que alberga al GRB 020819B). En cualquier caso, las observaciones de ALMA apoyan la hipótesis de que el polvo absorbido por la radiación de la reminiscencia es el responsable de generar explosiones oscuras de rayos gamma. "Los resultados obtenidos esta vez fueron más allá de nuestras expectativas. Necesitamos llevar a cabo otras observaciones en otras galaxias tipo GRB para ver si podrían tratarse de condiciones ambientales generales a cualquier sitio que albergue un GRB. Esperamos futuras investigaciones una vez que se completen las ampliaciónes de las capacidades de ALMA", concluye Hatsukade.
Concepción artística del entorno que rodea al GRB 020819B, basado en observaciones de ALMA. El GRB tuvo lugar en un brazo de una galaxia de la constelación de Piscis. Los GRB son enormes explosiones de una estrella soltando chorros de alta velocidad en dirección al observador. Sorprendentemente, se ha observado menos gas del esperado y, proporcionalmente, mucho más polvo, haciendo que algunos GRB aparezcan como “GRB oscuros”. Crédito NAOJ
Fuente: ESA 1418es 11.junio.2014