Disección de la explosión de una estrella

El 19 de Diciembre de 2004, la onda expansiva de la explosión de una estrella llegó a la Tierra. El satélite Integral de la ESA, un observatorio orbital de rayos gamma, grabó todo el evento, proporcionando información de lo que podría ser una de las explosiones de rayos gamma (GRBs, en su acrónimo inglés) más importante vista en los últimos años. A la vez que se grababan los datos, los astrónomos pudieron ver cómo la explosión de 500 segundos de duración brillaba con extraordinaria intensidad.

“Está en la lista del 1% de las GRBs más brillantes que hemos visto”, comenta Diego Götz, CEA de Saclay, Francia, quien dirigió la investigación.

El brillo de este evento, conocido como GRB 041219A, ha permitido al equipo realizar una meticulosa investigación para extraer una propiedad conocida como la polarización de los rayos gamma. El equipo ha demostrado que los rayos gamma estaban altamente polarizados y que variaron fuertemente en nivel y orientación.

La polarización hace referencia a la dirección preferente en la que oscila la onda de radiación. Las gafas de sol polarizadas trabajan con la luz visible dejando pasar sólo una dirección de polarización, lo que evita que la mayor parte de la luz llegue hasta nuestros ojos.

Se cree que la onda expansiva de la GRB está producida por un chorro de gas a gran velocidad escapando de las cercanías del motor central; probablemente un agujero negro creado por el colapso de una estrella masiva. La polarización está directamente relacionada con la estructura del campo magnético en el chorro. De esta forma, éste es uno de los mejores métodos que utilizan los astrónomos para investigar cómo el motor central produce el chorro. Esto puede ocurrir de distintas formas.

En el primer escenario, el chorro arrastra una porción del campo magnético del motor central hacia el espacio. El segundo supone que es el chorro el que genera el campo magnético, lejos del motor central. Un tercer escenario cubre el caso extremo en el que el chorro no contiene gas, sino simplemente energía magnética, y un cuarto escenario conlleva que el chorro se mueve a través de un campo de radiación externo.

En cada uno de los tres primeros escenarios, la polarización es generada por lo que se conoce como radiación sincrotrón. El campo magnético atrapa partículas, conocidas como electrones, y las fuerza a girar en espiral, liberando radiación polarizada. En el cuarto escenario, la polarización viene impuesta por las interacciones entre los electrones en el chorro y los fotones del campo de radiación externo.

Götz cree que los resultados obtenidos por Integral favorecen el modelo del sincrotrón y, de estos tres, el escenario más probable sería el primero, en el que el chorro arrastra parte del campo magnético del motor central al espacio. “Es la única forma sencilla de hacerlo”, añade.

Lo que más le gustaría hacer a Götz sería poder medir la polarización de cada GRB, para ver si el mismo mecanismo es aplicable a todos los casos. Desafortunadamente, muchas GRBs son demasiado débiles para ser detectadas por los instrumentos actuales. Incluso el instrumento de alta tecnología IBIS embarcado en Integral sólo puede medir la polarización de los rayos gamma si la fuente celeste es tan brillante como GRB 041219A.

“Entonces, de momento sólo nos queda esperar a la próxima gran explosión”, concluye.

Nota para los editores:

Los miembros del equipo son del Commissariat à l’énergie atomique (Astrophysique Interactions Multi-‘echelles, Astroparticules et Cosmologie), y del Institut d’Astrophysique de Paris (CNRS), ambos basados en Francia.

El artículo “Variable Polarization in the prompt emission of GRB 041219A using IBIS on board Integral”, de Diego Götz et al. será publicado en las Astropysical Journal Letters.