GRB 101225A

GRB 101225A , también conocido como el " estallido navideño ", fue una explosión cósmica detectada por primera vez por el observatorio Swift de la NASA el día de Navidad de 2010. La emisión de rayos gamma duró al menos 28 minutos, un tiempo inusualmente prolongado. Las observaciones posteriores del resplandor residual realizadas por el Telescopio Espacial Hubble y observatorios terrestres no lograron determinar la distancia del objeto mediante métodos espectroscópicos.

En artículos publicados en la revista Nature , dos grupos de astrónomos propusieron teorías diferentes sobre el origen del evento. El grupo de Sergio Campana plantea que el evento fue causado por el impacto de un cometa contra una estrella de neutrones dentro de nuestra galaxia. El grupo de Christina Thöne prefiere un mecanismo de supernova más convencional , que implica la fusión entre una estrella de helio y una estrella de neutrones a una distancia de aproximadamente 5.500  millones de años luz de la Tierra.

El estallido de rayos gamma , en la constelación de Andrómeda , fue detectado por primera vez por la misión Swift de la NASA para la detección de estallidos de rayos gamma a las 18:38 UT del 25 de diciembre de 2010. La emisión de rayos gamma tuvo una duración de al menos 28 minutos, lo cual es inusualmente largo. Después de que la noticia del estallido de rayos gamma se enviara a otros observatorios, el "resplandor posterior" de mayor longitud de onda del estallido fue monitoreado por observatorios terrestres y el Telescopio Espacial Hubble. ^{[ 1 ]} Después de la duración inusualmente larga de las emisiones gamma, las emisiones de rayos X en el resplandor posterior continuaron durante solo dos días, una duración inusualmente corta para esta fase. ^{[ 2 ]} Las emisiones ópticas observadas durante los primeros 10 días se caracterizaron como las de "un cuerpo negro en expansión y enfriamiento con un gran radio inicial". ^{[ 3 ]} Una tenue fuente de luz apareció unos 10 días después del estallido y alcanzó su brillo máximo 30 días después de su aparición; los observadores describieron esta fuente de luz como similar a una supernova. ^{[ 4 ]}

El 6 de enero de 2011, el telescopio Keck-I de 10 m equipado con el espectrómetro de imágenes de baja resolución (LRIS) realizó mediciones espectroscópicas de la galaxia anfitriona de GRB 101225A. Se obtuvo un espectro de 900 s; este consistió en canales azul y rojo, que cubren los rangos de longitud de onda de ~320–550  nm y ~500–820  nm, respectivamente. ^{[ 5 ]} La energía isotrópica se estimó en (7,8 ± 1,6) × 10⁵⁰ erg de los datos del Burst Alert Telescope (BAT). ^{[ 6 ]}

Las características inusuales del resplandor posterior llevaron a los astrónomos a generar nuevas hipótesis para explicar el evento. ^{[ 2 ]} Los observadores no pudieron determinar la distancia de la explosión a la Tierra, y las dos hipótesis alternativas sobre su origen sitúan el evento a distancias radicalmente diferentes. ^{[ 1 ]}

Christina Thöne, del Instituto de Astrofísica de Andalucía en España , fue la autora principal de un artículo que proponía que la explosión ocurrió en un sistema binario donde una estrella de neutrones orbitaba una estrella de helio normal que acababa de entrar en su fase de gigante roja , la cual había expandido enormemente su atmósfera exterior. ^{[ 7 ]} Durante la expansión, la estrella gigante roja engulló a la estrella de neutrones, lo que resultó tanto en la eyección de la atmósfera de la gigante como en el rápido estrechamiento de la órbita de la estrella de neutrones. Una vez que las dos estrellas quedaron envueltas en una envoltura común de gas, la estrella de neutrones pudo haberse fusionado con el núcleo de la gigante después de solo cinco órbitas, o aproximadamente 18 meses. El resultado de la fusión fue el nacimiento de un agujero negro o un magnetar y la producción de chorros de partículas en direcciones opuestas que se movían casi a la velocidad de la luz, seguidos de una supernova débil , una supernova de chorros de envoltura común . Los chorros de partículas produjeron rayos gamma. Las interacciones de los chorros con el gas eyectado antes de la fusión explican gran parte de la naturaleza diferente de la explosión. Según esta interpretación, el evento tuvo lugar a unos 5.500  millones de años luz de distancia ( corrimiento al rojo 0,33), y el equipo ha detectado lo que podría ser una galaxia tenue en la ubicación correcta. ^{[ 1 ] [ 8 ]}

Una hipótesis alternativa, propuesta por un equipo liderado por Sergio Campana del Observatorio Astronómico de Brera ( INAF ), plantea que GRB 101225A fue producido por un objeto similar a un cometa que cayó en una estrella de neutrones ubicada en nuestra propia galaxia, a tan solo unos 10 000 años luz de la Tierra. ^{[ 1 ]} En este modelo, el objeto similar a un cometa cae sobre la estrella de neutrones y es desintegrado por fuerzas de marea. La emisión de rayos X duros (el estallido) resulta de la primera materia que cae sobre la estrella de neutrones. La emisión de rayos X y las variaciones iniciales detectadas por Swift se atribuyen a cúmulos de material que impactan la estrella mientras se forma el disco a su alrededor. Luego, el disco se enfría y emite solo en longitudes de onda ultravioleta y ópticas. ^{[ 9 ]}

Más recientemente, en el Simposio de Estallidos de Rayos Gamma de Huntsville de 2013, varios científicos propusieron que GRB 101225A, junto con GRB 111209A y 121027A, forman parte de una nueva clase de estallidos de rayos gamma, denominados estallidos ultralargos y causados ​​por el colapso de estrellas supergigantes azules de baja metalicidad .

Andrew Levan y sus colegas utilizaron el Telescopio Gemini Norte para determinar que GRB 101225A se encontraba a 7  mil millones de años luz de distancia ^{[ 10 ] [ 11 ] [ 12 ]} mucho más lejos de lo estimado inicialmente. Esta mayor distancia le confiere un nivel de energía mucho más alto, lo que, combinado con una mayor duración y la ausencia de una señal de supernova, ha llevado a científicos como Bruce Gendre a sugerir que estos estallidos ultralargos son el resultado del colapso de estrellas supergigantes azules. ^{[ 13 ] [ 14 ]}

El astrofísico Sergio Campana declaró a Space.com que cree que se trató del "descubrimiento de un fenómeno astrofísico completamente nuevo que no se había previsto". También afirmó: "Si la disrupción de marea de cuerpos menores alrededor de estrellas de neutrones realmente está ocurriendo", este evento no sería "único". ^{[ 15 ]} Christina Thöne ha declarado: "Lo que el estallido navideño parece indicarnos es que la familia de estallidos de rayos gamma es más diversa de lo que realmente creemos". ^{[ 1 ]}

•  Este artículo incorpora material de dominio público procedente de sitios web o documentos de la Administración Nacional de Aeronáutica y del Espacio (NASA) .

• NASA: "Observación rápida del GRB 101225" – Informe GCN 314.1; JL Racusin et al.; 17 de enero de 2011;
• NASA: "Activador 441015: Detección rápida de una posible ráfaga o transitorio" – CIRCULAR GCN 11493; Judith Racusin; 25 de diciembre de 2010;
• Centro de Datos Científicos Swift del Reino Unido: "El estallido de la Navidad de 2010" , Kim Page, 5 de diciembre de 2011;