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Las explosiones de rayos gama podrían tener un extraño efecto en el tiempo.

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Las explosiones de rayos gamma son los eventos más brillantes y más energéticos en el Universo. También son algunos de los más misteriosos, pero ahora los investigadores han hecho un descubrimiento que podría ayudarnos a entender las condiciones en las que ocurren.

Las curvas de luz de seis eventos de estallido de rayos gamma mostraron evidencia de complejas estructuras onduladas reversibles en el tiempo, es decir, hubo un evento en cada pulso en el cual el tiempo pareció repetirse hacia atrás.

También podría decirnos algo sobre la muerte de estrellas masivas.

No estamos del todo seguros de qué produce explosiones de rayos gamma. Pueden durar desde unos pocos milisegundos hasta varias horas, y son extraordinariamente brillantes.

Sabemos, gracias al asombroso descubrimiento de ondas gravitacionales de estrellas de neutrones en colisión, que este es un tipo de evento que puede producir un estallido de rayos gamma.

Pero es probable que haya otros también. Los astrónomos creen que esto incluye el colapso de una estrella masiva de giro rápido en una estrella de neutrones, una estrella de quarks (que sigue siendo un objeto hipotético) o un agujero negro, produciendo una supernova o hipernova en el proceso.

Solo podemos detectarlos cuando el rayo apunta directamente hacia nosotros, y la mayoría ocurre a miles de millones de años luz de distancia. Esto requiere algunos equipos bastante sensibles, a menudo de la variedad óptica, lo que significa que hay un poco de ruido mezclado con la señal.

Eso no significa que las ráfagas sean difíciles de detectar: ​​el observatorio de ráfagas de rayos gamma Swift de la NASA, por ejemplo, que se lanzó en 2004, había detectado 1.000 explosiones a finales de 2015.

Pero todo ese ruido significa que los detalles más finos de las curvas de luz de las ráfagas pueden ser difíciles de desentrañar.

Y la baja sensibilidad instrumental, hallaron los investigadores, da como resultado una señal de menor resolución, “difuminando” la estructura de una curva de luz de pulso de rayos gamma.

Esto da como resultado una apariencia de triple pico para ráfagas medianas, y un pico único para las débiles con baja señal a ruido.

Para intentar minimizar este efecto, los investigadores encontraron seis ráfagas de rayos gamma excepcionalmente brillantes en los datos del instrumento BATSE en el Observatorio de Rayos Gamma Compton de la NASA, en operación desde 1991 hasta 2000.

Aquí es donde encontraron las complejas estructuras onduladas reversibles en el tiempo; y, además, solo las más brillantes curvas de luz de ráfaga de rayos gamma los tenían.

Entonces, ¿qué significa esto realmente? Podría significar que algún tipo de impactador – un grupo de partículas como electrones o iones, o una onda condensada como un solitón – fue expulsado a gran velocidad por el objeto central.

A medida que este impactador se mueve a través de las nubes de material previamente expulsadas por la estrella moribunda, produce una emisión. Si se refleja parcialmente a través de las mismas nubes, producirá una emisión similar, pero más débil, en reversa.

Otra explicación es si las nubes de material tienen algún tipo de simetría bilateral radial, como una serie de anillos concéntricos, y el impactador se mueve a través de ellos en una dirección, sin ser reflejado.

Piense en un objeto que se mueve a través de un objetivo de un lado a otro. El centro del objetivo es nubes más densas que los anillos. Cuando el impactador atraviesa esta región, crea la apariencia de una “señal reflejada”, aunque los investigadores no están seguros de por qué.

La investigación, cree el equipo, debería proporcionar a los astrofísicos un nuevo conjunto de herramientas para comprender la muerte estelar y la formación de agujeros negros.

“La existencia de una estructura de pulso invertida en el tiempo nos lleva a creer que los modelos físicos de pulsos de GRB deben contener fuertes simetrías físicas y una interacción con un único impactador”, escribieron en su artículo.

“Hemos explorado una serie de modelos cinemáticos simples, y encontramos que la distribución del material impactado en un jet de [estallido de rayos gamma] debe estar distribuida simétricamente bilateralmente e impactada por un único impactador, un fenómeno físico es responsable de revertir la el curso de un impactador único, o un impactador único, crea una emisión en material bilateralmente distribuido simétricamente a medida que pasa a través de él.”

El documento aparecerá en The Astrophysical Journal y está disponible en el recurso de preprint arXiv.

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