Los destellos de luz más enérgicos del universo producen reacciones nucleares mortales

Los estallidos de rayos gamma se encuentran entre los eventos más poderosos del universo, que se encienden cuando las estrellas mueren en explosiones masivas o cuando se fusionan en… explosiones masivas. 

A medida que ocurren estas violentas explosiones cósmicas, actúan como faros cósmicos, liberando rayos de algunas de las luces más brillantes del universo, junto con una avalancha de neutrinos, esas tenues partículas fantasmales que se deslizan por el universo casi sin ser detectadas.. 

Claramente, no querrá estar expuesto a una de estas explosiones de energía mortales que fríen el ADN. Pero los físicos solían pensar que los estallidos de rayos gamma eran peligrosos solo si te encontrabas en el camino estrecho de uno de los chorros provenientes de la explosión. Desafortunadamente, un nuevo estudio actualizado en la base de datos arXiv el 29 de noviembre (pero aún no revisado por pares) sugiere que estas erupciones son malas noticias y pueden enviar rayos mortales en un ángulo mucho más amplio de lo que se pensaba anteriormente..

Fábricas de rayos gamma cósmicos

A lo largo de las décadas, los astrónomos han identificado dos tipos de estallidos de rayos gamma celestes (llamados GRB para abreviar): los largos que duran más de 2 segundos (hasta varios minutos) y los cortos que duran menos de 2 segundos. No estamos exactamente seguros de qué causa los GRB en el espacio, pero se cree que los largos se producen cuando las estrellas más grandes de nuestro universo mueren en explosiones de supernovas, dejando atrás estrellas de neutrones o agujeros negros. Una muerte cataclísmica como esa libera enormes cantidades de energía en un destello relativo, ¡y listo! Estallidos de rayos gamma.

Los GRB cortos, por otro lado, se cree que se originan a partir de un mecanismo completamente diferente: la fusión de dos estrellas de neutrones. Estos eventos no son tan poderosos como sus primos supernovas, pero causan suficientes estragos a nivel local como para producir un destello de rayos gamma..

Dentro de un motor a reacción

Aún así, cuando las estrellas de neutrones chocan, es algo feo. Cada estrella de neutrones pesa varias veces la masa del sol de la Tierra, pero esa masa está comprimida en una esfera no más ancha que una ciudad típica. En el momento del impacto entre dos de estos objetos, están orbitando ferozmente entre sí a una fracción saludable de la velocidad de la luz.. 

A continuación, las estrellas de neutrones se fusionan para formar una estrella de neutrones más grande o, si las condiciones son las adecuadas, un agujero negro, dejando un rastro de destrucción y escombros del cataclismo anterior. Este anillo de materia colapsa sobre el cadáver de la antigua estrella de neutrones, formando lo que se conoce como un disco de acreción. En el caso de un agujero negro recién formado, este disco alimenta al monstruo en el corazón de la pila de escombros a una velocidad de hasta unos pocos soles de gas por segundo..

Con toda la energía y el material girando y vertiéndose en el centro del sistema, una danza complicada (y poco entendida) de fuerzas eléctricas y magnéticas enrolla el material y lanza chorros de esa materia hacia arriba y lejos del núcleo, a lo largo del eje de giro. del objeto central y en el sistema circundante. Si esos chorros se abren paso, aparecen como reflectores breves y gigantes que se alejan de la colisión. Y cuando esos reflectores apuntan a la Tierra, obtenemos un pulso de rayos gamma.

Pero esos chorros son relativamente estrechos, y mientras no vea el GRB de frente, no debería ser tan peligroso, ¿verdad? No tan rapido.

Fábrica de neutrinos

Resulta que los chorros se forman y se alejan del lugar de la fusión de estrellas de neutrones de una manera complicada y desordenada. Las nubes de gas se retuercen y se enredan entre sí, y los flujos de radiación y material que se alejan del agujero negro central no vienen en una línea limpia y ordenada..

El resultado es un caos total y destructivo.

En el nuevo estudio, un par de astrofísicos exploraron los detalles de estos sistemas después del evento de colisión. Los investigadores prestaron mucha atención al comportamiento de las nubes masivas de gas cuando se tropiezan con ellos mismos en la estampida impulsada por los chorros que escapan.

A veces, estas nubes de gas chocan entre sí, formando ondas de choque que pueden acelerar y alimentar sus propios conjuntos de radiación y partículas de alta energía, conocidas como rayos cósmicos. Estos rayos, compuestos de protones y otros núcleos pesados, obtienen suficiente energía para acelerar casi a la velocidad de la luz, por lo que pueden fusionarse temporalmente para producir combinaciones exóticas y raras de partículas, como piones..

Los piones luego se descomponen rápidamente en lluvias de neutrinos, partículas diminutas que inundan el universo pero que casi nunca interactúan con otra materia. Y debido a que estos neutrinos se producen fuera de la región estrecha del chorro que se aleja del propio GRB, se pueden ver incluso cuando no recibimos la explosión completa de rayos gamma..

Los neutrinos mismos son una señal de que están ocurriendo reacciones nucleares feroces y mortales más lejos del centro de los chorros. Todavía no sabemos exactamente hasta dónde se extiende la zona de peligro, pero es mejor prevenir que curar.

Entonces, en resumen: simplemente no te acerques a las estrellas de neutrones en colisión.

Paul M. Sutter es un astrofísico en La Universidad Estatal de Ohio, gran cantidad de Pregúntale a un astronauta y Radio espacial, y autor de Tu lugar en el universo.

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