Los agujeros negros son un tema de estudio que cada vez gana más protagonismo en el mundo científico. A medida que avanzan las tecnologías y se enriquecen nuestros conocimientos, es más lo que sabemos de ellos y sus cualidades. Como muestra de ello, hemos dato otro gran paso al revelar un secreto crucial en los estallidos de rayos gamma que se generan cuando un hoyo negro “nace”.

Para la fecha, ya sabemos bien qué son los agujeros negros y, al menos, tenemos teorías cada vez más concisas sobre lo que hay en su interior. Sin embargo, no es solo eso lo que nos interesa sobre dichos cuerpos estelares. De hecho, la ciencia también tiene la mira sobre los materiales que, de un modo u otro, los agujeros negros consiguen expulsar.

Por definición, la fuerza gravitacional de los hoyos negros es tal que consigue atraer todo a su interior –incluso las partículas de la luz–. Como consecuencia, la idea de que algo pueda “salir” de los agujeros negros en un principio no era tan apoyada. No obstante, su continuo estudio y observación nos han dado la oportunidad de observar cómo, en efecto, un hoyo negro es capaz de emitir rayos gamma a través de estallidos.

Sobre los agujeros negros y los estallidos de rayos gamma

El nacimiento de los agujeros negros, como ya sabemos, se da cuando estrellas de gran tamaño –al menos 40 veces más grandes que nuestro Sol– sucumben sobre sí mismas debido a la fuerza de su propia gravedad. Dicha presión hace que los átomos de la estrella rompan las leyes usuales de la física y puedan ocupar un mismo espacio al mismo tiempo.

Como consecuencia, el tamaño de la estrella “disminuye” mientras que su masa aumenta a la par con su fuerza gravitacional. Ahora, durante dicho proceso –que se manifiesta como una gran explosión– los agujeros negros también pasan por estallidos que liberan ráfagas de rayos gamma al espacio.

Representación de una explosión de rayos gamma.
Crédito: Nuria Jordana-Mitjans.

Dichas ondas de rayos gamma que viajan tan rápido como la luz y se mantienen solo por un breve tiempo antes de distorsionarse. Hasta el momento, no se tenía una idea clara del porqué de tal distorsión en su forma. Pero, ahora, gracias a la investigación internacional dirigida por astrofísicos de la Universidad de Bath, en el Reino Unido, dicha situación está por cambiar.

El secreto detrás de las explosiones de rayos gamma

Los investigadores Nuria Jordana-Mitjans, C. G. Mundell, R. J. Smith, C. Guidorzi, M. Marongiu, S. Kobayashi, A. Gomboc, M. Shrestha y I. A. Steele trabajaron en equipo estudiando los estallidos de rayos gamma lejanos producidos por un agujero negro. Luego de ello, observaron de qué modo ellos llegaban a interactuar con los campos magnéticos de su alrededor.

“Medimos una propiedad especial de la luz, la polarización, para sondear directamente las propiedades físicas del campo magnético que impulsa la explosión. Este es un gran resultado y resuelve un rompecabezas de larga data de estas explosiones cósmicas extremas, un rompecabezas que he estado estudiando durante mucho tiempo”, comentó Mundell, quien es experta en rayos gamma y coautora del estudio.

Los resultados de su análisis se publicaron recientemente en la revista científica Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. Según sus observaciones, una vez los estallidos de rayos gamma son liberados al espacio, sus ondas se dispersan debido a que chocan con los campos magnéticos del agujero negro.

Como consecuencia, el flujo de los rayos gamma toma la forma de un “sacacorchos” y se enreda sobre sí mismo alrededor del hoyo negro. Durante décadas, se había sospechado que los campos magnéticos eran los responsables de tal comportamiento, pero esta es la primera vez que dicho fenómeno se ha podido confirmar de forma definitiva.

Referencia:

Coherence scale of magnetic fields generated in early-time forward shocks of GRBs: https://doi.org/10.1093/mnras/stab1003

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