Los astrónomos discutieron sus hallazgos e en el 2013 Huntsville Simposio sobre Explosiones de Rayos Gamma en Nashville, Tenesí, en una reunión patrocinada en parte por la Universidad de Alabama en Huntsville y NASA Swift y Fermi de rayos gamma misiones del Telescopio Espacial.
GRBs son las explosiones más luminosas y misteriosas del universo. Las explosiones emiten oleadas de rayos gamma - la forma más poderosa de la luz -, así como los rayos X, y producen resplandores que se pueden observar en las energías ópticas y de radio. Swift, Fermi y otras naves espaciales detectan un promedio de alrededor de un GRB cada día.
"Hemos visto a miles de estallidos de rayos gamma en las últimas cuatro décadas, pero sólo ahora estamos viendo una imagen clara de hasta qué extremo pueden ser estos eventos extraordinarios", dijo Bruce Gendre, investigador ahora asociado con el Centro Nacional de investigación científica que dirigió este estudio, mientras que en el Centro de Datos Científicos de la Agencia Espacial Italiana, en Frascati, Italia.
Antes del lanzamiento de Swift en 2004, los instrumentos de los satélites eran mucho menos sensibles a los estallidos de rayos gamma que se desarrollaron en escalas de tiempo relativamente largos.
Tradicionalmente, los astrónomos han reconocido dos tipos de PSG, corto y largo, sobre la base de la duración de la señal de rayos gamma. Ráfagas cortas de dos segundos o menos y se cree que representan una fusión de los objetos compactos en un sistema binario, los sospechosos más probables son las estrellas de neutrones y agujeros negros. GRBs largos pueden durar desde unos segundos hasta varios minutos, con una duración típica de caída de entre 20 y 50 segundos. Estos eventos se cree que están asociados con el colapso de una estrella varias veces la masa del Sol y el nacimiento como resultado ,de un nuevo agujero negro.
Ambas situaciones dan lugar a potentes chorros que impulsan la materia a casi la velocidad de la luz en direcciones opuestas. A medida que interactúan con la materia en y alrededor de la estrella, los chorros producen un pico de luz de alta energía.
Gendre y sus colegas realizaron un estudio detallado de GRB 111209A, que estalló el 9 de diciembre de 2011, utilizando los datos de rayos gamma del instrumento Konus en las naves espaciales de la NASA las observaciones de rayos X de Swift y el satélite XMM-Newton de la Agencia Espacial Europea , y los datos ópticos del observatorio robótico Tarot en La Silla, Chile. La explosión siguieron produciendo emisiones de alta energía de un sorprendente lapso de siete horas por lo que es, pon mucho, fue la más larga duración GRB jamás registrado. Los hallazgos del equipo aparecen en la edición del 20 de marzo de la revista Astrophysical [ http://dx.doi.org/10.1088/0004-637X/766/1/30 ].
Otro evento, GRB 101225A, explotó el día de Navidad en 2010 y produjo emisiones de alta energía durante al menos dos horas. Posteriormente el apodo de "explosión de Navidad", la distancia del evento fue desconocido, lo que llevó a dos equipos llegar a interpretaciones radicalmente diferentes efectos físicos. Un grupo llegó a la conclusión que la explosión fue causada por un asteroide o un cometa que cae en una estrella de neutrones dentro de nuestra propia galaxia. Otro equipo determinó que la explosión fue el resultado de un evento de fusión en un sistema binario exótico ubicado a unos 3,5 millones de años luz de distancia.
"Ahora sabemos que la explosión de Navidad se produjo mucho más lejos, a más de medio camino a través del universo observable, y era por consiguiente mucho más poderoso que los investigadores imaginaron", dijo Andrew Levan, un astrónomo de la Universidad de Warwick en Coventry, Inglaterra.
Utilizando el Telescopio Gemini Norte en Hawaii, Levan y su equipo obtuvieron un espectro de la tenue galaxia que fue sede de la explosión de Navidad. Esto permitió a los científicos a identificar las líneas de emisión de oxígeno e hidrógeno y determinar la cantidad de fueron desplazadas estas líneas a energías más bajas en comparación con su aparición en un laboratorio. Esta diferencia, conocida por los astrónomos como un corrimiento al rojo, coloca la explosión a unos 7 millones de años luz de distancia.
Como parte de este estudio, que se describe en un artículo enviado a la revista Astrophysical Journal [ http://arxiv.org/abs/1302.2352 ], el equipo de Levan también examinó 111209A y la más reciente 121027A explosión, que estalló el 27 de octubre , 2012. Todos emisión espectáculo similar de rayos X, ultravioleta y óptica y todo surgió de las regiones centrales de las galaxias compactas que se activa formando estrellas. Los astrónomos concluyen que las tres GRBs constituyen un grupo hasta ahora desconocida de ráfagas "Ultralargo".
Para dar cuenta de la clase normal de GRBs largos, los astrónomos prevén una estrella similar al tamaño del Sol, pero con muchas veces su masa. La masa debe ser lo suficientemente alta para que la estrella de someterse a una crisis energética, con su núcleo funcionando en última instancia, el combustible y colapsando bajo su propio peso para formar un agujero negro. Parte de la materia que cae en el agujero negro naciente se redirige en chorros potentes que perforan la estrella, creando el pico de rayos gamma, pero debido a esta explosión es de corta duración, la estrella debe ser relativamente pequeño.
"Wolf-Rayet cumplen con estos requisitos", explicó Levan. "Ellos nacen con más de 25 veces la masa del Sol, pero se queman tan caliente que los que rechazan su profunda, la capa más externa de hidrógeno como una salida que llamamos un viento estelar." Quitando la atmósfera de la estrella sale de un objeto lo suficientemente masivas para formar un agujero negro, pero lo suficientemente pequeño como para que los chorros de partículas de perforar todo el camino a través de los tiempos típicos de GRBs largos.
Debido a que los GRB Ultralargo persisten durante períodos de hasta 100 veces mayores que los GRB largos, que requieren una fuente de estelar correspondientemente mayor tamaño físico. Ambos grupos sugieren que el candidato más probable es una supergigante, una estrella con cerca de 20 veces la masa del Sol, que aún conserva su atmósfera de hidrógeno de profundidad, por lo que es cientos de veces el diámetro del sol.
El equipo de Gendre va más allá, sugiriendo que GRB 111209A marcó la muerte de una supergigante azul que contiene cantidades relativamente modestas de elementos más pesados que el helio, que los astrónomos llaman metales.
"El contenido de metal de una estrella masiva controla la fuerza de su viento estelar, que determina qué parte de la atmósfera de hidrógeno se mantiene a medida que crece más edad", señala Gendre. Sobre profunda de hidrógeno de la estrella tomaría horas para completar su caída hacia el agujero negro, lo que proporcionaría una fuente de energía de larga duración para alimentar un GRB jet ultralargos.
El contenido metálico también juega un papel importante en el desarrollo de los GRBs largos, según un estudio detallado presentado por John Graham y Andrew Fruchter, ambos astrónomos del Instituto de Ciencia del Telescopio Espacial en Baltimore.
Estrellas crea elementos pesados durante toda su vida de energía y que producen durante las explosiones de supernovas, y cada generación de estrellas enriquece gas interestelar con una mayor proporción de ellos. Aunque los astrónomos han observado que los GRBs largos son mucho más frecuentes en las galaxias pobres en metales, algunos de ellos han sugerido que este patrón no es intrínseco a las estrellas y sus entornos.
Para examinar esta posibilidad, Graham y Fruchter desarrollado un nuevo método que les permitió comparar las galaxias por sus tasas subyacentes de la formación estelar. Luego examinaron las galaxias que sirvieron de anfitriones para los GRBs largos y diversos tipos de supernovas, así como una muestra de control de 20 000 galaxias típicas en el Sloan Digital Sky Survey.
Los astrónomos encontraron que el 75 por ciento de los GRBs largos ocurrió entre el 10 por ciento de la formación de estrellas con el contenido de metal bajo. Aunque el estudio encontró algunos GRBs largos en ambientes con alto contenido de metal, como nuestra propia galaxia, esto ocurre en sólo el 4 por ciento de la tasa observada en ambientes de baja de metal por unidad subyacente de la formación estelar.
"La mayoría de las estrellas se forman en entornos ricos en metales, y esto tiene un efecto secundario de la disminución de la prevalencia de los GRBs largos como el universo crece", explicó Graham. "Y mientras que un GRB cercano larga sería catastrófico para la vida en la Tierra, nuestro estudio muestra que las galaxias como la nuestra son mucho menos propensos a producirlos."
Los astrónomos sospechan que este patrón refleja una diferencia en lo bien que una estrella masiva se las arregla para mantener su velocidad de rotación. El aumento de contenido de metal significa vientos estelares fuertes. Como estos vientos empujan el material de la superficie de la estrella, la rotación de la estrella disminuye gradualmente de la misma forma que un patinador sobre hielo gira ralentiza cuando extiende sus brazos. Estrellas con la rotación más rápida pueden ser más propensos a producir mucho GRB.
Graham y Fruchter la hipótesis de que los pocos GRBs largos se encuentran en entornos de alto metálicos recibieron una asistencia de la presencia de una estrella compañera cercana. Al alimentar la masa - y con ella, la energía de rotación - en la estrella que estalla, un compañero sirve como el equivalente físico de una persona empujando un patinador de hielo que gira lentamente de nuevo a una velocidad más alta rotación.http://spaceref.com
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