Los estallidos de rayos gamma, poderosos destellos de luz, son los eventos más brillantes de nuestro universo que no duran más de unos pocos segundos o minutos. Algunas son tan brillantes que pueden observarse a simple vista, como la explosión GRB 080319B detectada por la misión Swift GRB Explorer de la NASA el 19 de marzo de 2008.
Pero, a pesar de su intensidad, los científicos no conocen el motivo de la aparición de estallidos de rayos gamma. Algunas personas generalmente creen que estos son mensajes de civilizaciones extraterrestres. Y así, los científicos lograron recrear una mini versión de explosiones de rayos gamma en el laboratorio, descubriendo una forma completamente nueva de estudiar sus propiedades. Los resultados se publicaron en Physical Review Letters.
Una de las razones de la aparición de estallidos de rayos gamma es que de alguna manera nacen en el proceso de eyección de chorros de partículas creados por objetos astrofísicos masivos como los agujeros negros. Esto hace que los estallidos de rayos gamma sean extremadamente interesantes para los astrofísicos. Estudiarlos en detalle podría revelar las propiedades clave de los agujeros negros en los que nacen estas erupciones.
Los rayos emitidos por los agujeros negros están compuestos principalmente por electrones y sus compañeros "antimateriales", los positrones. Todas las partículas tienen antimateria, que son idénticas a ellas en todo excepto en la carga. Dichos rayos deben tener fuertes campos magnéticos. La rotación de estas partículas en el campo da lugar a potentes ráfagas de radiación gamma. Al menos eso es lo que predicen nuestras teorías. Pero nadie sabe cómo deberían nacer estos campos.
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Desafortunadamente, existen varios problemas al estudiar estos aumentos repentinos. No solo viven muy poco, sino que, y esto es lo más problemático, nacen en galaxias distantes, a veces a mil millones de años luz de la Tierra.
Por lo tanto, confías en algo que está increíblemente lejos, aparece por accidente y vive unos segundos. Es como tratar de averiguar de qué está hecha una vela, teniendo solo las chispas de las velas que se encienden de vez en cuando a miles de kilómetros de distancia.
El láser más potente del mundo
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Recientemente, se ha sugerido que la mejor manera de descubrir cómo nacen los estallidos de rayos gamma es simularlos a pequeña escala en un laboratorio creando una pequeña fuente de haces de electrones y positrones, y ver cómo se desarrollan, por sí mismos. Científicos de EE. UU., Francia, Gran Bretaña y Suecia han conseguido crear una versión pequeña de este fenómeno utilizando los láseres más potentes de la Tierra, como el láser Gemini perteneciente al Laboratorio Rutherford-Appleton de Inglaterra.
¿Qué tan poderoso es el láser más fuerte de la Tierra? Toma toda la energía solar que cubre toda la Tierra y apriétala hasta unos pocos micrones (el grosor de un cabello humano) y obtendrás el poder de un disparo láser de Géminis. Al golpear un objetivo complejo con un láser, los científicos pudieron liberar copias ultrarrápidas y densas de chorros astrofísicos y crear animaciones ultrarrápidas de su comportamiento. El resultado es sorprendente: los científicos han tomado un chorro real que se extiende durante miles de años luz y lo han reducido a unos pocos milímetros.
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Por primera vez, los científicos pudieron observar fenómenos clave que juegan un papel importante en la creación de estallidos de rayos gamma, como la autogeneración de campos magnéticos que duran mucho tiempo. Esto permitió confirmar algunas predicciones teóricas importantes sobre la fuerza y distribución de estos campos. Nuestro modelo actual, que se utiliza para comprender los estallidos de rayos gamma, va por buen camino.
Este experimento será útil no solo para comprender los estallidos de rayos gamma. La materia, compuesta de electrones y positrones, es un estado de materia extremadamente interesante. La materia común en la Tierra está formada principalmente por átomos: núcleos pesados con carga positiva rodeados por nubes de electrones ligeros con carga negativa.
Debido a la increíble diferencia de peso entre estos dos componentes (el núcleo más liviano pesa 1.836 veces más que un electrón), casi todos los fenómenos que experimentamos en nuestra vida diaria provienen de la dinámica de los electrones, que reaccionan mucho más rápido a cualquier entrada del exterior (luz, otras partículas, campos magnéticos, etc.) que los núcleos. Pero en un haz de electrones y positrones, ambas partículas tienen la misma masa, por lo que la discrepancia en el tiempo de reacción se elimina por completo. Esto lleva a muchas consecuencias fascinantes. Por ejemplo, el sonido no existiría en el mundo electrón-positrón.
¿Por qué deberíamos preocuparnos por eventos tan distantes? De hecho, hay una razón. Primero, comprender cómo nacen los estallidos de rayos gamma nos permitirá comprender mucho más sobre los agujeros negros y abrir una gran ventana para comprender cómo surgió nuestro universo y cómo evolucionará. En segundo lugar, hay una razón más sutil. SETI - Búsqueda de inteligencia extraterrestre - busca mensajes de civilizaciones extraterrestres, tratando de captar señales electromagnéticas del espacio que no se pueden explicar de forma natural (principalmente ondas de radio, pero estallidos de rayos gamma también están asociados con esta radiación).
Por supuesto, si apunta el detector al espacio, obtendrá muchas señales diferentes. Pero para aislar la transmisión de seres inteligentes, primero debe asegurarse de que se conozcan todas las fuentes naturales que pueden y deben excluirse. El nuevo estudio nos ayudará a comprender las emisiones de los agujeros negros y los púlsares, de modo que cuando nos volvamos a encontrar con ellos, sepamos que no son extraterrestres.
Ilya Khel
