En la mira de la estrella asesina

En la mira de la estrella asesina
La belleza espacial también puede ser
mortal.
Guerras extraterrestres
En la década de 1960, los EE.UU. lanzaron un cierto número de satélites sensores
de rayos gamma (la serie Vela) a los efectos de monitorear el cumplimiento por
parte de la URSS del recientemente firmado Tratado de Prohibición de Pruebas
Nucleares. No se detectó ninguna explosión en la atmósfera terrestre, pero en
cambio sí se descubrieron rayos gamma provenientes del espacio exterior.
Parecía, como algún periódico sensacionalista publicó después, que algunos
extraterrestres estaban ocupados en una masiva guerra interestelar.
De todos modos, como el descubrimiento sí era
secreto militar, recién en 1973 la comunidad
científica mundial tuvo noticia de estas misteriosas
explosiones cósmicas. Pero en esa época todavía no
había forma de determinar si esos estallidos se
producían en nuestro sistema solar, o en algún otro
Observatorio Compton de Rayos
Gamma
© NASA
lugar de la Vía Láctea, o incluso más lejos todavía.
Las propuestas de los investigadores sobre la
naturaleza del fenómeno fueron muchísimas, pero
hubo que esperar a que se desarrollaran nuevos
instrumentos para aclarar la cuestión. Primero, y gracias al Observatorio Espacial
Compton de la NASA (puesto en órbita el 15 de abril de 1991), se descubrió que,
en promedio, había dos o tres de estos estallidos de rayos gamma al día, y que
parecían provenir de todas partes del cielo. Esto casi eliminó como posible lugar
de origen a nuestra galaxia, ya que la amplísima mayoría de las estrellas se
encuentra en un disco más o menos aplanado, lo que no concordaba con las
fuentes observadas.
Sin embargo, la discusión continúo por largo tiempo, con un bando que sostenía
que los estallidos (más conocidos por las siglas de su nombre en inglés: GRBs =
Gamma Ray Bursts) eran eventos “locales”, como por ejemplo cometas que
cayeran en estrellas de neutrones ubicadas en el halo galáctico, y otro que
opinaba que eran el producto de la muerte de estrellas masivas (y del
consiguiente nacimiento de agujeros negros) que ocurrían en las profundidades
del cosmos.
El asunto no fue zanjado hasta que, con el lanzamiento en 1996 del satélite ítaloalemán Beppo-SAX, el uso combinado de detectores de rayos-X y de rayos gamma
demostró que los estallidos de rayos gamma se originaban en galaxias
tremendamente lejanas. El más distante, hasta ahora, surgió a 12 800 millones de
años-luz de distancia, cuando el universo era muy joven (apenas unos 800 o 900
millones de años de edad).
Las mayores explosiones cósmicas desde el Big Bang
Ahora bien, para que un fenómeno de este tipo pueda ser observable a tanta
distancia, debe ser realmente tremendo. La energía liberada en uno de estos
estallidos, que duran desde un poco menos de un segundo hasta algunos minutos,
equivale a la producida por nuestro Sol a lo largo de toda su vida de diez mil
millones de años. De hecho, durante su brevísima existencia rivalizan con la
luminosidad de todo el universo. .
Los rayos gamma de un GRB
golpean la atmósfera terrestre.
Como resultado, el ozono es
eliminado y se crea una niebla
marrón de dióxido de
nitrógeno. Este evento pudo
haber disparado una extinción
en masa, hace 450 millones de
años (representación artística). Por supuesto, estas explosiones descomunales
afectan una gran porción del espacio que las rodea.
© NASA
Se ha podido comprobar que, al menos en un caso,
sus efectos nocivos se extendieron por más de 5 500 años-luz (un quinto de la
distancia que nos separa del centro de nuestra galaxia). La materia que se
encuentre dentro de su radio mortal será ionizada, y la vida que pudiera existir
allí será eliminada. Por ejemplo, algunos investigadores creen que la extinción
masiva Ordovícico-Silúrica que aconteció en nuestro planeta hace unos 450
millones de años y que extinguió a un 70% de todas las especies existentes en esa
época, se debió a un estallido de rayos gamma demasiado cercano.
Pero, ¿cuál podría ser la causa de semejantes explosiones? Aunque no todos los
detalles están claros, el evento se origina durante el nacimiento de un agujero
negro, pero ocurre a menudo las cosas no son sencillas, y siempre encontramos
complicaciones en los diferentes escenarios.
Para descubrir los secretos de estos estallidos, nuestros instrumentos no
solamente examinan el estallido, sino también (lo que ha resultado ser más
importante) el así llamado “post-resplandor”, una emisión en otros longitudes de
onda (típicamente rayos-X, pero también en las visibles, por ejemplo) que dura
mucho más tiempo (hasta varios meses, en algunas oportunidades) y que
proporciona una información valiosísima.
El post-resplandor, emitido cuando la onda de choque de un GRB embiste al
medio difuso que lo rodea, puede durar semanas o meses, para luego desaparecer
progresivamente.
Los diferentes “sabores” de los GRBs
Uno de los primeros descubrimientos sobre los GRBs fue que se presentaban dos
tipos de ellos, los “cortos” (que duran desde algunos milisegundos hasta
aproximadamente unos dos segundos) y los “largos” (en general, de más de dos
segundos y hasta algunos cientos de segundos de duración).
Los más numerosos entre los detectados hasta ahora son los “largos”, y
parecerían ser la emisión colimada (es decir, con dos haces en forma de cono de
partículas y fotones que surgen de los polos) producida por el colapso del núcleo
de una estrella masiva que se convierte en un agujero negro.
GRBs de larga duración
Según el modelo colapsar, los GRBs de
larga duración se producen cuando una
estrella masiva se convierte en agujero
negro.
©
Según este modelo, cuando una estrella muy masiva llega al final de su vida, su
núcleo colapsa súbitamente para formar un agujero negro, y la liberación de
energía resultante destroza a la estrella.
Estas explosiones son bastante comunes, y los científicos las llaman
“supernovas”. Pero a diferencia de la mayoría de ellas, que tienden a producir
ondas esféricas de explosión, algunas tienen un comportamiento algo diferente.
Los investigadores creen que eso puede ser el resultado de que una parte del gas
del núcleo no pudo caer hacia el agujero negro por la velocidad de rotación del
mismo. Entonces, esos gases forman un “disco de acreción” que rodea al agujero
negro como un anillo.
Solamente el gas que se encuentra en el interior del anillo puede caer en espiral
hacia el agujero negro, y cuando lo hace, libera enormes cantidades de energía
que no tienen lugar adonde escapar, excepto a lo largo del eje del disco. Así se
forman dos chorros opuestos que surgen de los polos del agujero negro: los GRBs
de larga duración.
GRBs cortos
Dos objetos muy compactos (estrellas de
neutrones o agujeros negros) se
fusionan para formar un agujero negro.
Como resultado, se emiten dos haces
que surgen de los polos: un GRB de
corta duración.
©
Por otro lado, los “cortos” serían generados por la fusión de objetos estelares
muy compactos (estrellas de neutrones o agujeros negros )que orbitan una
alrededor de la otra (imagen superior).
En este modelo, el proceso comienza con dos estrellas muy masivas que
componen un sistema binario; en unos 100 millones de años, ambos objetos
llegan al final de sus vidas como estrellas y se convierten en estrellas de
neutrones (o, incluso, una de ellas puede convertirse en agujero negro). En otros
100 millones de años, ambos objetos van perdiendo energía y se aproximan uno al
otro recorriendo órbitas en espiral. Finalmente, entran en colisión y se fusionan,
formando un agujero negro. Parte de la energía del estallido es emitida en forma
de rayos gamma, un GRB de corta duración.
De todos modos, si bien ambos modelos predicen bastante bien las características
de la mayoría de los GRBs, quedan todavía muchos detalles sin resolver, y se han
propuesto otros mecanismos para explicarlos.
¿Una destructora de mundos?
En 1998, el Dr. Peter Tuthill de la Universidad de Sydney descubrió una estrella
rodeada por una hermosa espiral. Este objeto, conocido como WR 104, se
encuentra en la constelación del Sagitario, a unos 8 000 años-luz de nosotros.
El nombre proviene de los apellidos de los
descubridores de las estrellas de este tipo; las
estrellas Wolf-Rayet tienen típicamente una masa
veinte veces mayor que la de nuestro Sol, y pueden
llegar a ser cien mil veces más luminosas. Son
estrellas altamente evolucionadas a partir de
progenitores gigantes tipo O (con una masa de
hasta 80 Ms) que han perdido buena parte de su
La nebulosa espiral WR 104
© U.C. Berkeley Space Sciences
Laboratory/W.M. Keck
Observatory
masa quedando casi únicamente su núcleo desnudo,
y que se encuentran muy cercanas a convertir en
supernovas.
La imagen de la espiral era hermosa, aunque
presentaba un problema. Estaba compuesta por
polvo, por lo que emitía radiación infrarroja. Pero si bien la estrella Wolf-Rayet
tenía todos los elementos químicos como para producir polvo, la intensísima
radiación de la estrella debía incinerarlo apenas al nacer.
Allí debía haber algo más, y en efecto lo hay. Una estrella tipo OB, bastante
grande por sí misma pero que no resulta tan peligrosa como WR 104. El material
expulsado por los vientos estelares de la estrella OB se encuentra en un frente de
choque con los vientos estelares de la Wolf-Rayet., y en ese punto, bastante lejos
de WR 104, el material es comprimido y como la temperatura es relativamente
baja, el polvo se puede formar.
Ahora bien, por un lado, WR 104 es como una bomba de tiempo, y su reloj la hará
detonar en cualquier momento dentro de un lapso de unos cientos de miles de
años. Una supernova que ocurriera a esa distancia sería un hermoso espectáculo
lleno de fuego de artificios, pero no nos causaría demasiado daño… si la estrella
estuviera sola.
Diagrama del sistema binario WR 104
© University of Sydney
El problema con las estrellas de rotación muy rápida es que sus explosiones son
probablemente bastante diferentes de la simple onda de choque esférica de sus
primas de rotación lenta. Los astrónomos creen que las explosiones supernova de
las primeras exhiben un eje preferencial alineado con el eje de rotación de la
estrella en cuestión. Cuál es el grado de asimetría y cuánta energía y materia es
arrojada en un haz a lo largo del eje, es algo que los científicos todavía están
tratando de descifrar.
Pero lo que sí se sabe es que toda esa energía canalizada en un cono de unos 2 a
12 grados de apertura (un estallido de rayos gamma) puede sembrar la
destrucción a lo largo de un trayecto considerablemente grande en su recorrido
por la galaxia.
La amenaza WR 104
Y eso nos trae a los últimos datos obtenidos con observaciones realizadas con el
telescopio Keck. La espiral luce hermosa porque la vemos sobre un plano
perpendicular a nuestro punto de vista, es decir que esta ventajosa posición nos
pone directamente sobre el eje de rotación de una de las más cercanas
candidatas a supernova que conocemos Si hay un eje preferencial en esa
explosión, podemos estar en el camino de un abrasador estallido de rayos
gamma.
De todos modos, los datos no nos permiten conocer con exactitud si estamos en
la orientación precisa. Además, hay muchísima incertidumbre sobre las
características de la explosión supernova que sufrirá WR 104. Por si fuera poco,
también se desconoce el grado de apertura que podría tener un haz GRB en este
caso. Y tampoco tenemos una fecha más o menos precisa para el evento
supernova.
Como dice Phil Plait en su blog Bad Astronomy, “el número de variables es
demasiado grande, y la confección de modelos es notoriamente difícil… y en
definitiva, no sabemos cuándo explotará. No vale la pena perder el sueño con
este asunto”.
Claro que… el Dr. Tuthill es uno de los que más sabe sobre WR 104, y como
expresa en la página web de la Universidad de Sydney, “yo solía apreciar esta
espiral precisamente por sus hermosas formas, pero ahora no puedo evitar la
ligera sensación de que es algo asombrosamente parecido a mirar hacia el cañón
de un rifle”.
Publicado por Heber Rizzo en 11:35 PM
Etiquetas: Astrofísica, Astronomía
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