Descubren cómo surgió el mayor estallido de rayos gamma de la historia

En octubre de 2022, un equipo de astrofísicos detectó la explosión de rayos gamma (GRB) más brillante jamás registrada, la GRB 221009A. Ahora, han descubierto que esa explosión histórica (o supernova) fue el colapso de una estrella masiva.

El hallazgo, realizado por un equipo internacional de científicos liderados por la Northwestern University (EE.UU), ha sido posible gracias a las observaciones del telescopio espacial James Webb (JWST), construido por la NASA, la agencia espacial europea (ESA) y la agencia canadiense (CSA).

Sin embargo, las observaciones del Webb no han encontrado indicios de que la explosión –apodada B.O.A.T. («la más brillante de todos los tiempos»)– haya generado elementos pesados como esperaban los científicos.

El origen de los elementos pesados en el universo sigue siendo uno de los grandes interrogantes de la astronomía.

Los detalles de la investigación se han publicado este viernes en la revista Nature Astronomy.

«Cuando confirmamos que el GRB había sido generado por el colapso de una estrella masiva, tuvimos la oportunidad de probar una hipótesis sobre cómo se forman algunos de los elementos más pesados del universo», explica el investigador de Northwester y director del estudio, Peter Blanchard.

«No observamos firmas de estos elementos pesados, lo que sugiere que los GRB extremadamente energéticos como el B.O.A.T. no producen estos elementos. Esto no significa que todos los GRBs no los produzcan. Futuras observaciones con JWST determinarán si los primos 'normales' del GRB producen estos elementos».

En octubre de 2022, la explosión del B.O.A.T. fue tan brillante que saturó la mayoría de los detectores de rayos gamma del mundo. El evento se produjo a unos 2.400 millones de años luz de la Tierra y duró unos cientos de segundos.

«Fue un acontecimiento que la Tierra sólo ve una vez cada 10.000 años. Tenemos la suerte de vivir en una época en la que disponemos de la tecnología necesaria para detectar estas explosiones que se producen en todo el universo. Es muy emocionante observar un fenómeno astronómico tan raro como la B.O.A.T. y trabajar para comprender la física que hay detrás de este acontecimiento excepcional», subraya el investigador.

Pero Blanchard, su colaboradora Ashley Villar, de la Universidad de Harvard, y su equipo querían ver el GRB en sus fases posteriores y usaron el JWST para examinarlo.

El GRB fue tan brillante que ocultó cualquier posible firma de supernova en las primeras semanas y meses tras el estallido.

«En esos momentos, el llamado resplandor posterior del GRB era como los faros de un coche que se dirigen hacia ti, impidiéndote ver el propio coche. Así que tuvimos que esperar a que se desvaneciera significativamente para tener la oportunidad de ver la supernova», apunta Blanchard.

Blanchard utilizó el espectrógrafo de infrarrojo cercano del JWST para observar la luz del objeto en longitudes de onda infrarrojas y descubrió la firma característica de elementos como el calcio y el oxígeno que suelen encontrarse en una supernova que, sorprendentemente, no era excepcionalmente brillante, como el GRB increíblemente brillante al que acompañaba.

Desaparecidos: elementos pesados

Actualmente, los astrofísicos no saben exactamente que mecanismos del universo que pueden producir elementos más pesados que el hierro. Hasta ahora solo han confirmado su origen en la fusión de dos estrellas de neutrones, detectada por el Observatorio de Ondas Gravitacionales (LIGO) en 2017.

Pero los científicos creen que tiene que haber otras formas de producir estos elusivos materiales porque hay demasiados elementos pesados en el universo y muy pocas fusiones de estrellas de neutrones.

Una de las hipótesis es que el colapso de una estrella masiva que gira rápidamente, como la estrella que generó el B.O.A.T, podría producirlos.

Sin embargo, al estudiar el espectro del B.O.A.T., «no observamos ninguna firma de elementos pesados, lo que sugiere que los sucesos extremos como el GRB 221009A no son fuentes primarias, una información crucial para seguir tratando de determinar dónde se forman los elementos más pesados», sostiene Blanchard.