Innova.- Científicos de la UV ayudan a explicar cómo se producen explosiones cósmicas gigantescas

VALENCIA 8 Abr. (EUROPA PRESS) -

Un equipo internacional de científicos en el que trabaja el profesor de la Universitat de València (UV) Miguel A. Aloy ha encontrado una posible explicación para las erupciones de rayos gamma de corta duración, según ha informado este viernes la institución académica en un comunicado.

En los cómputos realizados durante seis semanas en los superordenadores del Instituto Max-Planck de Física Gravitacional, los investigadores simularon cómo la fusión de dos estrellas de neutrones con campos magnéticos pequeños forma un agujero negro rodeado por un toro de acreción caliente.

La colisión de estrellas de neutrones da lugar a potentísimos destellos de luz gamma. Durante una fracción de segundo, una erupción de rayos gamma es tan luminosa como todas las estrellas visibles desde la Tierra, y produce ondas gravitatorias en el espacio que ya fueron predichas por Albert Einstein en su Teoría de la Relatividad, pero que hasta hoy no han podido ser detectadas.

La amplitud, duración y forma específica de dichas ondas es un enigma para la ciencia. Su comprensión nos acercaría, posiblemente, a las claves de una inagotable fuente de energía procedente de la acreción de agujeros negros.

El trabajo que aparece publicado este viernes en 'Astrophysical Journal Letters' aporta resultados muy valiosos y nuevas herramientas para proseguir y llevar a buen término las investigaciones en este campo de la astrofísica.

En el proceso de fusión de dos estrellas de neutrones, un campo magnético extraordinariamente intenso con estructura de chorro se forma a lo largo del eje de rotación. Este campo magnético es crucial para entender el proceso de la generación de erupciones de rayos gamma de corta duración: del caos que resulta tras la colisión, se forma una estructura ordenada, un chorro de plasma de enorme energía en el que los rayos gamma de corta duración pueden producirse.

La primera erupción de rayos gamma fue observada por casualidad. A finales de los años 60, un satélite espía americano que estaba buscando pruebas de ensayos de bombas atómicas sobre la tierra, detectó la primera erupción de rayos gamma (ERG). No procedía de la Tierra, sino del espacio exterior.

Entre 1991 y la fecha de finalización de su misión en junio 2000, el satélite americano Compton registró alrededor de una ERG al día, aunque la causa de estas gigantescas explosiones cosmológicas seguía siendo un misterio.

ERUPCIONES DE RAYOS GAMMA

Antes de este trabajo ya se pensaba que la fusión de estrellas de neutrones era un hecho propicio para generar ERG de corta duración. Sin embargo, los científicos no eran capaces de explicar del caos resultante de la fusión de estas estrellas ultra compactas, con radios de unos 20 kilómetros y sumamente densas, se podía producir de una corriente de plasma orientado a lo largo del eje de rotación. Estos chorros de plasma son un ingrediente esencial en la formación de las erupciones de rayos gamma.

El enigma a resolver era, por tanto, cómo podía la fuerza impulsora de este proceso crear una estructura ordenada, a través de la cual canalizar la enorme energía liberada por el proceso de acreción de materia sobre agujeros negros en rotación.

El equipo resolvió las ecuaciones Einstein y las ecuaciones de la magnetohidrodinámica para dos estrellas de neutrones que llegan a fusionarse dando lugar a un agujero negro, y dejaron que la simulación siguiera por un periodo de tiempo mucho más largo tras la formación del mismo.

Lo que descubrieron fue que, inicialmente, se forma un anillo de materia caliente con un campo magnético relativamente débil rodeando al agujero negro resultante, el cuál rota sobre su eje a velocidades muy cercanas a las de la luz. El movimiento de rotación de este sistema inestable genera un campo magnético ordenado, que es sumamente poderoso, siendo su intensidad de unos 1015 Gauss a lo largo del eje de rotación.

Para hacernos una idea de la increíble magnitud de este campo magnético baste notar que es 1016 (10,000,000,000,000,000) veces más intenso que el campo magnético de la Tierra. Aquí radica la importancia de este nuevo resultado: se ha demostrado, por primera vez, que se puede formar una estructura alrededor del eje de rotación del sistema, a través de la cual, plasma extraordinariamente caliente procedente de las inmediaciones del agujero negro es lanzado al espacio.