Medir la energía oculta de los estallidos de rayos gamma

Los estallidos de rayos gamma son las explosiones más luminosas del universo, lo que permite a los astrónomos detectar rayos gamma intensos en períodos cortos. Los estallidos de rayos gamma se clasifican como cortos o largos, siendo los estallidos largos de rayos gamma el resultado de la muerte de estrellas masivas. Es por ello que proporcionan pistas sutiles sobre la evolución del universo.

Los rayos gamma emiten rayos gamma además de ondas de radio, luces ópticas y rayos X. Cuando la conversión de la energía de la explosión en energía liberada, es decir, la eficiencia de conversión es alta, la energía total de la explosión se puede calcular simplemente sumando toda la energía liberada. Pero cuando la eficiencia de conversión es baja o desconocida, la medición de la energía liberada por sí sola no es suficiente.

Ahora, un equipo de astrofísicos ha medido con éxito la energía oculta de un estallido de rayos gamma utilizando la polarización de la luz. El equipo fue dirigido por el Dr. Yuji Urata de la Universidad Nacional Central de Taiwán y MITOS Science CO., LTD y el profesor Kenji Toma del Instituto de Investigación Fronteriza de Ciencias Interdisciplinarias (FRIS) de la Universidad de Tohoku.

Los detalles de sus hallazgos han sido publicados en la revista. astronomía natural El 8 de diciembre de 2022.

Cuando una onda electromagnética está polarizada, significa que la oscilación de esa onda fluye en una dirección. Si bien la luz de las estrellas no está polarizada, el reflejo de esa luz sí lo está. Muchos artículos cotidianos, como anteojos de sol y protectores de luz, usan polarización para bloquear el resplandor de las luces que viajan en una dirección uniforme.

La medida del grado de polarización se denomina polariometría. En las observaciones astrofísicas, medir el polo de un cuerpo celeste no es tan fácil como medir su brillo. Pero proporcionan información valiosa sobre las condiciones físicas de las cosas.

El equipo observó un estallido de rayos gamma que ocurrió el 21 de diciembre de 2019 (GRB191221B). Usando el Very Large Telescope del Observatorio Europeo Austral y el Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array, algunos de los telescopios ópticos y de radio más avanzados del mundo, calcularon la polarización de las emisiones que se desvanecen rápidamente de GRB191221B. Luego lograron medir las polarizaciones óptica y de radio simultáneamente y descubrieron que el grado de polarización de radio es mucho menor que el óptico.

«Esta diferencia en la polarización en las dos longitudes de onda revela las condiciones físicas detalladas de la región de emisión del estallido de rayos gamma», dijo Toma. «En particular, nos permitió medir energía oculta que antes no se podía medir».

Al calcular la energía oculta, el equipo reveló que la energía total era unas 3,5 veces mayor que las estimaciones anteriores.

Dado que la energía de la explosión representa la energía gravitacional de la estrella progenitora, poder medir este número tiene implicaciones importantes para determinar las masas de las estrellas.

«Conocer las medidas de las verdaderas masas de la estrella progenitora ayudará a comprender la historia evolutiva del universo», agregó Touma. «Las primeras estrellas en el universo se pueden descubrir si podemos detectar estallidos largos de rayos gamma».