rayos gamma
© ESO
Recreación artística de la explosión de rayos gamma
Una nueva simulación mediante supercomputadora muestra cómo la colisión de dos estrellas de neutrones puede producir de manera natural las estructuras magnéticas que se piensa que proporcionan su colosal potencia a los chorros de partículas de alta velocidad asociados a los estallidos cortos de rayos gamma.

El nuevo estudio aporta la información más detallada hasta ahora de las fuerzas que impulsan a algunas de las explosiones más energéticas del universo.

La simulación se estuvo ejecutando durante casi siete semanas en el clúster de ordenadores Damiana, del Instituto Albert Einstein en Potsdam, Alemania.

Los estallidos de rayos gamma (GRBs) están entre los fenómenos más brillantes conocidos. Emiten tanta energía en unos pocos segundos como nuestra galaxia entera lo hace en un año. La mayor parte de esta emisión se presenta en forma de rayos gamma, la clase de onda electromagnética de más alta energía.

Los GRBs de más de dos segundos de duración constituyen el tipo más común, y mayormente se cree que son provocados cuando una estrella masiva se derrumba sobre sí misma y se convierte en un agujero negro.

Encontrar una explicación plausible a los GRBs cortos, que se desvanecen con rapidez, ha resultado ser mucho más difícil de lograr.

Una estrella de neutrones es el núcleo comprimido que queda cuando una estrella de masa inferior a 30 veces la del Sol explota en forma de supernova. La materia de una estrella de neutrones alcanza densidades que no se pueden reproducir en la Tierra: Una simple cucharada de la materia de la que está hecha una estrella de neutrones pesa más que las montañas del Himalaya.

La simulación a cargo del equipo de Chryssa Kouveliotou (NASA) y Bruno Giacomazzo (Universidad de Maryland) comenzó con un par de estrellas de neutrones magnetizadas orbitando la una alrededor de la otra a tan sólo 18 kilómetros de distancia. Cada estrella en esa simulación tiene una masa de 1,5 veces la del Sol, concentrada en una esfera de apenas 27 kilómetros. El campo magnético generado es de alrededor de un billón de veces más fuerte que el del Sol.

simulación rayos gamma
© NASA/AEI/ZIB/M. Koppitz y L. Rezzolla
Imágenes de la simulación
En 15 milisegundos, las dos estrellas de neutrones colisionaron entre sí, se fusionaron y se transformaron en un agujero negro con rotación muy rápida y una masa de 2,9 veces la del Sol. El borde del agujero negro, es decir el horizonte de eventos, abarcó algo menos de 10 kilómetros. Un vórtice caótico de materia superdensa con temperaturas de más de 10.000 millones de grados centígrados rodeó al agujero negro recién nacido. La fusión entre ambas estrellas de neutrones amplificó la fuerza del campo magnético combinado.

Durante los siguientes 11 milisegundos, el gas, girando a velocidades cercanas a la de la luz, continuó amplificando el campo magnético, el cual finalmente terminó siendo mil veces más fuerte que los campos originales de las dos estrellas de neutrones. Al mismo tiempo, el campo se hizo más organizado y poco a poco formó un par de chorros proyectados hacia el exterior, a lo largo del eje de rotación del agujero negro.

Ésta es exactamente la configuración necesaria para alimentar a los chorros de partículas ultrarrápidas asociados a los estallidos cortos de rayos gamma.