Candidato a PhD Universidad de Ferrara-IRAP, Italia.
En una tarde como cualquier otra del verano pasado, nos encontrábamos tres santandereanos, un boyacense, un manizalita y un bogotano tomando unas cervezas al frente del emblemático Panteón de la ciudad de Roma, celebrando el reciente triunfo que había tenido Colombia.
En esta ocasión, no se trataba de un evento deportivo de aquellos que tantas felicidades nos traen diariamente, sino del éxito de una actividad académica. Discutíamos acerca de la importancia de nuestras contribuciones al campo de la astrofísica relativista, y cuyos primeros resultados fueron recientemente presentados en el probablemente más importante congreso de astrofísica relativista del mundo, “The Marcel Grossmann Meeting” (MG14). Este evento, realizado en honor a la interacción entre física y matemática, representada por la colaboración entre Grossmann y Einstein y que conllevó a la formulación, por parte de Albert Einstein, de la teoría general de la relatividad, fue el escenario propicio para discutir con los mayores expertos mundiales los avances logrados por un puño de colombianos en diferentes campos de la astrofísica. Fue allí donde enfrentados a un público de 1200 científicos provenientes de todos los 5 continentes, Laura Becerra, Diego Cáceres, Gabriel Gómez, bajo la guía de Remo Ruffini y Jorge Rueda, también colombiano, Profesores de la Red Internacional de Centros para la Astrofísica Relativistica (ICRANet) y la Universidad de Roma “La Sapienza”; Javier Gónzalez del Observatorio Nacional de Rio de Janeiro, y el autor de esta nota, mostraron sus resultados en áreas como la cosmología, la evolución estelar, la física de estrellas de alta densidad, y la astrofísica de agujeros negros; demostrando que los colombianos también somos capaces de hacer ciencia de nivel internacional y de muy alta calidad.
De particular interés son los resultados sobre el modelo físico para explicar qué produce las explosiones más energéticas del Universo, las “ráfagas” de rayos gamma (Gamma-Ray Bursts - GRBs), capaces de liberar en pocos segundos una cantidad de energía comparable a la que puede emitir el Sol en toda su vida, y que en ese breve lapso de tiempo emiten una luminosidad equivalente a la de todas las estrellas observables del Universo.
Figura 1. Participantes del MG14 celebrado en Roma 2015 ( http://www.icra.it/mg/mg14/).
Para poner en contexto al lector sobre la importancia de estas investigaciones, a continuación vamos a explicar de qué se tratan estos GRBs y cómo por su intensidad energética se hipotetiza como uno de los posibles causantes de la extinción masiva de especies en la Tierra en el periodo geológico del ordovícico.
A mediados de los años setenta la guerra fría entre Estados Unidos de América (USA) y la antigua Unión de Repúblicas Socialistas Soviéticas (URRS) desencadenó una carrera espacial seguida de un de espionaje donde cada país no sabía con certeza los adelantos tecnológicos de su par. Más específicamente los norteamericanos estaban muy preocupados por las explosiones nucleares que pudieran estar haciendo los rusos; para ello colocaron un grupo de satélites llamados Vela equipados con detectores de rayos gamma y rayos X, pues era bien sabido que durante una explosión nuclear se emiten rayos de estas energías. La sorpresa que se llevaron los investigadores que procesaban los datos de Vela 5a, 5b, 6a y 6b ocurrió entre julio de 1969 y julio de 1972 cuando detectaron los primeros 16 GRB, cuyo origen fue al inicio desconocido.
Después de estas primeras detecciones, la comunidad astronómica no se hizo esperar y con la ayuda de telescopios espaciales con detectores en la banda de rayos X y gamma fue posible establecer con precisión la posición de estas fuentes y consecuentemente su distancia a la Tierra, que resultó ser extragaláctica, estableciendo que la potencia emitida por cada GRB es equivalente a la energía emitida por el Sol en un billón de años considerándolo uno de los eventos más energéticos del Universo. La primera detección en rayos X de un GRB sucedió el 28 de Febrero de 1997 por una misión espacial italiana llamada “Beppo-SAX” y liderada por astrofísicos de la Universidad de Ferrara. Mostrando que existían emisiones de rayos X asociadas a las emitidas originalmente en rayos gamma, fue posible observar estos eventos extremos incluso mientras su intensidad caía con el pasar de los días. Afortunadamente son eventos que ocurren muy lejos de nosotros, pues se estima que si uno ocurre en las vecindades del centro de la galaxia podría originar una extinción masiva.
Usando los resultados acumulados durante 5 años por el telescopio espacial en rayos gamma llamado “Swift” se encuentra un promedio de casi dos GRBs por semana. Sin embargo, estas emisiones no ocurren con esa frecuencia en un mismo lugar del universo, y de hecho son eventos extremamente raros, pero la naturaleza conjuga su baja probabilidad de ocurrencia con su distribución homogénea en el Universo, dándonos la posibilidad de detectarlos frecuentemente gracias a la potencia de la instrumentación actual, que nos permite explorar el Universo atrás en el tiempo y hasta billones de años luz de distancia, casi hasta sus orígenes.
Figura 2. Usando los resultados acumulados durante 5 años por el telescopio espacial en rayos gamma llamado Swift se encuentra un promedio de casi dos GRBs por semana.
Las detecciones observadas en rayos gamma de estos eventos astronómicos mostraron un espectro de energía no térmica, es decir muy distinto al que muestran las estrellas, lo que llevó a realizar observaciones de sus debidas contrapartes en otras bandas del espectro electromagnético que ayudaran a esclarecer el proceso físico que originaba dichas explosiones.
Figura 3. Imagen en rayos X tomada por el satélite Beppo-SAX. La imagen de la izquierda corresponde al 28 de febrero de 1997 y la imagen de la derecha al 3 de Marzo de la misma región del cielo.
Por eso es muy importante hacer modelos físicos para explicar el origen de estas explosiones, además en términos energéticos entender su funcionamiento podría darnos la clave para construir una fuente de energía nunca antes pensada.
Así desde los años 90 se ha venido investigando acerca del mecanismo progenitor de los GRBs, como en el caso del equipo colombo-italiano que ha identificado la fuente de energía en el proceso de formación de un agujero negro mediante el proceso de “colapso gravitacional inducido”, por el cual una estrella de neutrones se transforma en un agujero negro gracias al acrecimiento de material expulsado por una estrella compañera que explota como supernova, determinando un proceso denominado: “matriz cósmica”, y que ya muestra resultados positivos en describir las curvas de luz (evolución temporal de la luminosidad) de GRBs. Claro está que este modelo tiene competencia, el modelo llamado “Fireball” desarrollado principalmente por norteamericanos y que es basado en el colapso de una estrella masiva aislada y no en un proceso que ocurre en un sistema binario. Ya el tiempo (y sobre todo los datos observacionales!) nos mostrará cuál modelo es el más acertado para describir este fenómeno.
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