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PUBLIC RELEASE DATE:
7-May-2014

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Universidad del País Vasco

Una explosión estelar en los confines del Universo da pistas sobre la formación de los agujeros negros

Una colaboración de la UPV/EHU, Ikerbasque y CSIC participa en la detección por primera vez de luz circular proveniente de un agujero negro recién creado

Este comunicado está disponible en inglés.

El 24 de octubre de 2012 observatorios de todo el mundo fueron alertados de una gigantesca explosión estelar, la GRB121024A, que había sido localizada horas antes por el satélite Swift de la NASA en la constelación del Eridano. Sin embargo, solo el Observatorio Europeo Austral, mediante su Very Large Telescope (VLT) situado en el desierto de Atacama, Chile, pudo tomar precisas medidas polarimétricas del fenómeno. Los datos obtenidos de esa explosión, que se produjo hace unos 11.000 millones de años, han permitido reconstruir cómo se forma un agujero negro. El trabajo, en el que ha participado el investigador Ikerbasque Javier Gorosabel, codirector de la Unidad Asociada Instituto de Astrofísica de Andalucia/CSIC-UPV/EHU, se publica en la prestigiosa revista Nature.

No hay otro evento en el cosmos que compita en energía e intensidad con las explosiones estelares en los confines del universo llamadas LGRBs (del inglés Long Gamma-Ray Bursts): en un segundo un solo GRB puede emitir tanto como cientos de estrellas como el Sol en sus 10.000 millones de años de vida.

Desde hace ya una década los astrofísicos poseen fuertes evidencias de que los LGRB se producen por el estallido de las llamadas estrellas masivas, astros enormes con masas hasta cientos de veces mayores que la del Sol que además giran rápidamente en torno a un eje de rotación.

Como estas estrellas son masivas y giran, no explotan como una estrella normal, que lo hace de forma radial, como se desinfla, por ejemplo, un balón. La implosión de estos enormes astros produciría, según algunos modelos teóricos, una monstruosa peonza, es decir, como hace el agua en el sumidero de un lavabo, hasta finalmente formar un agujero negro. La energía desprendida por esta gigantesca explosión se emitiría en dos chorros altamente energéticos que estarían alineados con el eje de rotación de la estrella moribunda.

Además, todas las estrellas poseen campos magnéticos. Más aun si éstas giran rápidamente, como es el caso de los LGRB. Así, durante el derrumbe interno de la estrella hacia el agujero negro central, los campos magnéticos de la estrella también se arremolinarían en torno al eje de rotación de esta. Y durante el desplome de la estrella se produciría un potente "geiser magnético" que se eyectaría desde el entorno del agujero negro que se va formando y cuyos efectos se sienten a distancias de billones de kilómetros.

Este complejo escenario hacía prever que la luz emitida durante la explosión de la estrella debía estar polarizada circularmente, como si de un tornillo se tratara. Y eso es lo que, por primera vez, los autores han detectado desde Chile: una luz polarizada circularmente que es la consecuencia directa de un agujero negro "recién" creado en los confines del Universo y que confirma el modelo teórico. Además, nunca se había detectado una polarización circular óptica en tal alto grado y nunca se había detectado en una fuente tan lejana. Todo ello hace que el GRB121024A sea un evento extraordinario.

La Unidad Asociada

Tanto el Grupo de Ciencias Planetarias de la Universidad del País Vasco como Ikerbasque han participado en dicho descubrimiento a través de la Unidad Asociada que el Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA), perteneciente al Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), creó en la Escuela Técnica Superior de Ingeniería (ETSI, Bilbao). Entre otras muchas ventajas, esta colaboración es un valor añadido que permite a la Unidad Asociada participar en grandes consorcios internacionales como el que explota científicamente el VLT. La Unidad Asociada está liderada conjuntamente por el catedrático de la UPV/EHU Agustín Sánchez Lavega, y a su vez director del Aula EspaZio Gela) y por Javier Gorosabel, investigador científico del CSIC e Ikerbasque Research Professor en la ETSI.

Por su parte, el VLT es uno de los mayores y mejor dotados telescopios del mundo, el cual explota las excepcionales condiciones de observación astronómicas del desierto de Atacama. De ahí que la utilización del VLT esté muy limitada y venga regulada por un proceso altamente competitivo en el que un comité internacional selecciona semestralmente las mejores propuestas de observación presentadas. Así, la única forma para acceder a dichas instalaciones tecnológicamente punteras es a través de potentes consorcios internacionales. En el estudio publicado en la prestigiosa revista científica Nature han participado investigadores de 27 instituciones pertenecientes a 13 países.

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Referencia bibliográfica

K. Wiersema, S. Covino, K. Toma, A.J. van der Horst, K. Varela, M. Min, J. Greiner, R.L.C. Starling, N.R. Tanvir, R.A.M.J. Wijers, S. Campana, P.A. Curra, Y. Fan, J.P.U. Fynbo, J. Gorosabel, A. Gomboc, D. Götz, J. Hjorth, Z.P. Jin, S. Kobayashi, C. Kouveliotou, C. Mundell, P.T.O'Brien, E. Pian, A. Rowlinson, D.M. Russell, R. Salvaterra, S. Di Serego Alighieri, G. Tagliafferri, S.D. Vergani, J. Eliott, C. Fariña, O.E. Hartoog, R. Karjalainen, S. Klose, F. Knust, A.J. Levan, P. Schady, V. Sudilovsky, & R. Willingale. Circular Polarization in the optical afterglow of GRB121024A. Nature, 2014, DOI 10.1038/nature13237.

Figura 01. Recuadro superior izquierda (a): Imagen del campo de GRB121024A, tomada con el Very Large Telescope (VLT), Chile. GRB121024A es el punto señalado con las líneas discontinuas. El brillo de GRB121024A en la imagen no se corresponde con su distancia a la tierra. De hecho, como se puede ver, GRB121024A es uno de los objetos más brillantes del campo, a pesar de ser uno de los más lejanos, sino el más lejano, de la imagen. Así el punto señalado corresponde a la explosión de una estrella aproximadamente hace ~11.000 millones de años. cuando la edad del Universo era solamente un tercio del actual. Recuadro general (b): Reproducción artística de GRB121024A. Se puede observar los chorros emergiendo de la estrella moribunda, en el centro de la cual se formaría un agujero negro. La onda azul que se propaga por el chorro representa la polarización circular detectada. Crédito: NASA, Goddard Space Flight Center/S. Wiessinger.

Figura 02: Imagen de GRB121024A tomada a través de polarímetro montado en el instrumento FORS2 del VLT. El polarímetro proporciona dos imágenes por cada objeto en el campo de visión. Los objetos polarizados aparecen sensiblemente más brillantes en una banda que en otra. Los objetos no polarizados, la inmensa mayoría, muestran la misma intensidad en la banda superior e inferior. El objeto señalado por la flecha es GRB121024A el cual mostró una polarización circular del 0.6%. Imagen de Wiersema et al. 2014, Nature, DOI 10.1038/nature13237.



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