Hipernovas mostrando pasado
2008/12/01 Roa Zubia, Guillermo - Elhuyar Zientzia Iturria: Elhuyar aldizkaria
Algúns utilizan o nome de hipernova paira designar as explosións máis fortes que detectaron os astrónomos. É a continuación lóxica da sucesión de nomes das explosións: as supernovas son máis fortes que as vodas de novas, polo que ás máis fortes que estas debían denominarse hipernovas. Outros se chaman explosións de raios gamma (en inglés, gamma ray burst) e tamén se utiliza o termo explosión cósmica. Todos teñen o mesmo significado. Os astrónomos detectan estas estoures tres ou catro veces ao día.
Non saben que son. E non saben cara a onde mirar paira detectar explosións, pero saben que estas explosións se caracterizan por unha radiación de moi alta enerxía: os raios gamma.
Sorpresa marzo
Son difíciles de detectar e requiren un traballo rápido si queren estudar a radiación da explosión. Normalmente non ven. Son moi fráxiles e aparecen nun espazo moi reducido; si dividimos a Lúa en cen partes, una hipernova alcanza o tamaño máximo dunha delas. Necesítanse grandes telescopios paira a súa detección. Pero en marzo, na constelación de Itzaina, foi una forma de ver a primeira ollada: GRB 080319B.
Os astrónomos empezaron a traballar rapidamente. No equipo estaba Javier Gorosabel do Instituto de Astrofísica de Andalucía: "Foi espectacular. Estivo en Semana Santa e desde unha viaxe chegaba a Granada. Nós temos una rede, un satélite da NASA está en órbita en busca deste tipo de explosións, chamado Swift, e no momento en que detecta algunha, envía as súas coordenadas á rede que temos na Terra. Dez segundos despois chegaron as coordenadas da explosión ao teléfono móbil."
Neses momentos os astrónomos teñen que deixar o que teñen entre mans e correr paira recoller os datos da explosión. De feito, traballan como médicos de garda. "Dá igual si é noite ou si é sábado. Temos que vir traballar", di Gorosábel.
Una vez recibida a chamada, pon en marcha una nova rede, a rede de telescopios. Chaman, con absoluta prioridade, aos observatorios para que poñan os telescopios mirando estas coordenadas.
Todas as hipernovas que estudan compórtanse da mesma maneira, pero neste caso foi especial, xa que chegou suficiente luz á Terra paira velo a primeira ollada.
Os astrónomos calcularon que a explosión se viu durante corenta segundos. Quizá non o viu ninguén, pero o viron os telescopios. Chegoulles una sinal moi potente, moito máis forte do que normalmente reciben, o que lles trouxo grandes vantaxes aos astrónomos.
Puideron recoller moitos fotóns. Dos sinais débiles habituais recíbense moi poucos fotóns e a investigación adoita ser moi limitada. Pero do sinal da hipernova de marzo puideron recoller millóns de fotóns. Grazas a iso, a investigación levou a cabo en moitas lonxitudes de onda.
De feito, os raios gamma procedentes do espazo non chegan á superficie terrestre, xa que a atmosfera é un gran obstáculo paira iso. Non é transparente paira eses raios. Por iso deben usar os satélites. Pero os sinais que pon en marcha o sistema de chamadas dos satélites son raios gamma, pero os telescopios que activan os astrónomos da Terra non reciben radiación a raios gamma, senón a raios infravermellos e ondas visuais. No caso da hipernova GRB 080319B, as técnicas empregadas foron aínda máis numerosas. Ademais de espectroscopias de diferentes lonxitudes de onda, por exemplo, puideron realizar estudos de polarización.
Buscando explicacións
Uno dos obxectivos de todas estas investigacións é coñecer que son as hipernovas e entender por que as produce. Hai varias teorías e o traballo do grupo de Gorosábel ten que ver cunha delas.
Seguramente, fai millóns de anos existían estrelas xigantes que agora non existen. Moito máis grandes que os actuais. Recibimos o eco da explosión destas estrelas. "Analizando estas explosións estamos a investigar como era o universo fai miles de millóns de anos", afirma Gorosábel. "A explosión das estrelas xigantes existentes na actualidade xera supernovas, pero, segundo unha hipótese, as explosións de estrelas xigantes de fai mil millóns de anos eran hipernovas, porque eran estrelas moito máis grandes que os xigantes actuais."
As hipernovas eran máis fortes que as supernovas e ademais tiñan outras diferenzas. Por exemplo, a emisión de explosión de hipernovas non era un isótropo, é dicir, non se propagaban da mesma maneira en todas as direccións; a maior parte da radiación emitíase nunha dirección, como a luz dos faros. "Se isto é certo, só vemos aos que emitiron a radiación na nosa dirección. Por iso, creemos que o universo está cheo de hipernovas, pero que só vemos unhas poucas."
A partir destas supostas características dos hipernovas, os astrónomos calculan de antemán como debían ser as estrelas xigantes que producían hipernovas. Calcúlase que paira poder existir (ser estables e duradeiras) debían ter poucos metais na atmosfera.
Todos os metais presentes na Terra foron producidos nas estrelas, incluíndo os de orixe humana (ósos, muelas, ferro da hemoglobina do sangue, etc.). Pero no vello universo case todo era hidróxeno e helio. Había algo de litio e berilio, pero case nada máis. O resto de elementos creáronse co tempo dentro das estrelas. Por iso, cando as antigas estrelas xigantes estalaban, non abrían metais no espazo.
"O universo era moi lixeiro naquela época. Hoxe en día, con todo, na nosa galaxia hai moitos metais, por exemplo. Pero paira estrelas como os xigantes daquel principio non é viable ter una gran masa. E viceversa: pola mesma razón sabemos que as explosións de estrelas actuais non poden provocar una hipernova. Ao final non atoparemos hipernovas ao noso ao redor. Hai que buscalo moi lonxe, é dicir, en explosións de hai moito tempo."
Máis que procedencia
Gorosábel ve dúas caras na investigación da hipernova que estudaron en marzo. Por unha banda, a investigación é moi espectacular. Cando se produciu aquela explosión, a idade do universo era a metade da nosa. A Terra non estaba feita, nin o Sol, nin quizais a galaxia. E iso significa que dalgunha maneira viron a primeira ollada una cousa que é moi antiga, sen utilizar ningún instrumento. "É moi espectacular e á vez mediática".
Pero, doutra banda, ten implicacións moi fortes a nivel científico. Só se está investigando a luz da explosión, pero esa luz estivo viaxando polo universo durante miles de millóns de anos. Por tanto, todo o material que vai desde o lugar da explosión até o lugar no que nos atopamos transformou a luz, engadindo unhas liñas espectrales. E co espectro pódese investigar como cambiou a composición química do universo co tempo. Finalmente, a espectroscopia desta luz utilízase como una sonda. Non só ven un antigo punto da historia do universo, senón a súa evolución posterior.
O equipo granadino ha utilizado un telescopio en Estrasburgo: Interferómetro Plateau de Bure. Non é un telescopio simple, senón que observa ondas milimétricas, sobre todo microondas. "É una observación difícil, pero nós apostamos moi duro por investigar esa lonxitude de onda", explica Gorosábel. "Utilizamos o telescopio de alí, onde temos aprobado un proxecto. O resultado foi que detectamos fotóns en ondas milimétricas, o que é moi raro".
Isto trouxo una información moi importante, xa que os modelos teóricos anunciaban que se ían a recibir distintos fotóns desa lonxitude de onda. Por iso, e debido a que as medicións do grupo granadino foron moi precisas, os astrónomos puideron descartar algúns modelos teóricos en beneficio doutros.
O traballo foi publicado na revista Nature o 11 de setembro. A publicación na revista Nature é algo especial paira os do grupo Gorosábel, que normalmente publica en revistas de astrofísica. Pero o impacto desta investigación foi moi elevado. Nature e Science, dous das principais revistas da ciencia, publican investigacións relevantes en moitos campos da ciencia. Neste caso elixiuse o artigo que dá os resultados do estudo da hipernova de marzo. Ademais de no espazo, esta hipernova brillou tamén nas mellores revistas.
Gai honi buruzko eduki gehiago
Elhuyarrek garatutako teknologia
