GRB 221009A

GRB 221009A

Lapso de tiempo de diez horas de GRB 221009A, visto por el telescopio Espacial de Rayos Gamma Fermi
Detección
Duración 10 minutos
Posición
Ascensión recta 19 h 13 m 03.48 s
Declinación +19°46′24.6″
Corrimiento al rojo 0.151
Distancia 2400 millones de años luz
Constelación Sagitta
Energía
Swift J1913.1+1946
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GRB 221009A, también conocido como Swift J1913.1+1946, fue un estallido de rayos gamma (GRB) inusualmente brillante y de larga duración, descubierto conjuntamente por el observatorio Neil Gehrels Swift y el telescopio Espacial de Rayos Gamma Fermi, el 9 de octubre de 2022. El estallido duró diez minutos, pero fue detectable durante más de diez horas después de su detección inicial. A pesar de estar a unos 2400 millones de años luz, fue lo suficientemente potente como para afectar la atmósfera de la Tierra, teniendo el efecto más fuerte jamás registrado por un estallido de rayos gamma en la Tierra. Su luminosidad máxima fue medida por el satélite Wind en ~ 2.1 × 1047 W, y por el monitor de estallidos de rayos gamma del telescopio Fermi en ~ 1.0 × 1047 W durante su intervalo de 1024 segundos. Se cree que una explosión tan energética y tan cercana a la Tierra como la de 221009A es un evento que ocurre cada 10 000 años o, alternativamente, un miembro de una nueva clase de explosiones de chorro estrecho. Es la explosión de rayos gamma más brillante y energética jamás registrada, denominada BOAT (Brightest Of All Time; esp. lit. «la más brillante de todos los tiempos»).

Composición

GRB 221009A provino de la constelación de Sagitta, y ocurrió aproximadamente hace 1900 millones de años, sin embargo, su fuente se encuentra ahora a una distancia de 2400 millones de años luz de la Tierra debido a la expansión del universo durante su tiempo de viaje a la Tierra. Las emisiones de alta intensidad de la explosión alcanzaron 15 órdenes de magnitud en el espectro electromagnético, desde emisiones de radio hasta rayos gamma. Es probable que las emisiones de radio transmitidas por la disminución del proceso que creó la explosión inicial persistan por años. Esta emisión de banda ancha ofrece la oportunidad de estudiar los GRB, normalmente fugaces, con un detalle sin precedentes.

Observación

El estallido sobresaturó el telescopio Espacial de Rayos Gamma Fermi, que capturó fotones cuyas energías excedían los 100 GeV. GRB 221009A es, con mucho, el evento más productivo de fotones de muy alta energía (VHE) jamás observado por instrumentación científica. Antes de GRB 221009A, el número de fotones VHE detectados en toda la historia de la astronomía de estallidos de rayos gamma eran de tan solo unos pocos cientos. El estallido marcó también la primera vez que se detectaron emisiones de fotones VHE de un estallidos de rayos gamma durante la época temprana. Cuando la radiación del estallido llegó a la Tierra, el observatorio Large High Altitude Air Shower (LHAASO), en China, por sí solo vio más de 5000 fotones VHE. Algunos de estos fotones llegaron a la Tierra con una energía récord de 18 TeV de energía, que es más de lo que puede producirse con el Gran Colisionador de Hadrones (LHC), en la Organización Europea para la Investigación Nuclear (CERN). La instalación Carpet-2 de Rusia, puede haber registrado un solo fotón de 251-TeV de este estallido. Comparando la información recolectada de diferentes observatorios, los científicos concluyeron que este evento fue 50 a 70 veces más brillante que el poseedor del récord anterior GRB 830801, ocurrido el 1 de agosto de 1983. Podría ayudar a los físicos a estudiar cómo interactúa la materia a velocidades relativistas, y potencialmente a la física más allá del Modelo Estándar.

GRB 221009A podría ser causado por una estrella moribunda experimentando una supernova, o el nacimiento de un agujero negro. Algunos físicos especulan que estos fotones de energía excepcionalmente alta, podrían provenir de una nueva física que involucre materia oscura, axiones o neutrinos estériles en descomposición. Detectores de rayos en la India y Alemania, registraron señales de que la ionosfera de la Tierra se vio perturbada por varias horas por el estallido, aunque solo fue levemente. Algunos astrónomos se refirieron al estallido como el más brillante de todos los tiempos, o BOAT, por sus siglas en inglés. El resplandor de las energías de rayos X fue cientos de veces más brillante que los visto antes. GRB-221009A es el séptimo estallido de rayos gamma con anillos de rayos X.

El estallido fue observado posteriormente por los telescopios orbitales Neutron Star Interior Composition Explorer (NICER), Monitor of All-sky X-ray Image (MAXI), Imaging X-ray Polarimetry Explorer (IXPE), International Gamma Ray Astrophysics Laboratory (INTEGRAL), el XMM-Newton, y por muchos otros.

Origen

Las observaciones con el telescopio James Webb (JWST) confirmaron que GRB 221009A fue causada por una estrella masiva que experimentó un evento de supernova. Se trató de una supernova tipo Ic, similar a SN 1998bw, la primera supernova vinculada a un estallido de rayos gamma.

Detectores de rayos en la India y Alemania registraron indicios de que la ionosfera de la Tierra sufrió una perturbación, de carácter leve, durante varias horas a causa del estallido, además de detectar una gran afluencia de partículas con carga eléctrica, lo que puso de manifiesto su gran potencia. Asimismo, diversos estudios han señalado que el chorro relativista asociado a este estallido de rayos gamma presentó una estructura inusual.

Récord de magnitud

Este gráfico compara la emisión inmediata de GRB 221009A con la de cuatro estallidos de rayos gamma largos que ostentaron récords previos

Algunos astrónomos se refirieron al estallido como el más brillante de todos los tiempos, o por el acrónimo BOAT (Brightest Of All Time). Dan Perley, astrofísico del Instituto de Investigación Astrofísica de la Universidad de Liverpool John Moores, afirmó que «no hay nada en la experiencia humana que se acerque ni remotamente a semejante efusión de energía. Nada.» Eric Burns, astrónomo de la Universidad Estatal de Luisiana, también afirmó sobre la energía de la explosión que «la energía de esto es tan extrema que si tomaras todo el Sol y lo convirtieras en energía pura, aún no igualaría este evento. Simplemente no hay nada comparable». El poder de los estallidos de rayos gamma se puede medir por el grado de interacción entre los rayos gamma que emiten y las franjas omnipresentes de polvo interestelar en el espacio profundo. Tales interacciones generan un resplandor posterior en frecuencias de rayos X, que generalmente se ven como anillos concéntricos de rayos X dispersos con la explosión de rayos gamma en el centro. GRB 221009A es solo el séptimo estallido de rayos gamma conocido que ha generado estos anillos, y a marzo de 2023, se habían identificado veinte anillos de resplandor de rayos X alrededor del estallido, el triple del récord anterior. El resplandor de GRB 221009A fue el más brillante jamás registrado, superando el récord de GRB 030329.

El estallido también tuvo el resplandor de rayos X más brillante jamás registrado, siendo el resplandor de rayos X aproximadamente mil veces más brillante que el de un GRB típico. También tuvo el resplandor UVOT más brillante jamás registrado una vez corregido por extinción. Tuvo la mayor cantidad de energía jamás registrada en el rango de TeV, y tuvo los fotones más energéticos jamás registrados para un GRB, alcanzando un pico de 18 TeV. También se identificó una lluvia de partículas atmosféricas con energía primaria estimada de 300 TeV, que coincidió con la dirección y el momento del GRB, siendo el evento de mayor energía asociado con un GRB. El estallido fue diez veces más brillante que cualquier GRB anterior detectado por la misión Swift. Fue el GRB más brillante e intenso detectado por el satélite KONUS-Wind. La emisión inmediata del estallido superó con creces cualquier evento anterior, sobrepasando a cuatro poseedores de récords de GRB anteriores, ya que no se había registrado ningún GRB que emitiera más de 500 000 fotones de rayos gamma por segundo, sin embargo, este GRB alcanzó un pico de más de 6 millones de fotones por segundo. El estallido fue tan brillante que cegó a la mayoría de los instrumentos de rayos gamma en el espacio, impidiendo un registro real de su intensidad. Incluso fue detectado por satélites no diseñados para detectar estallidos de rayos gamma, como la Voyager 1, y un par de satélites artificiales en Marte. GRB 221009A podría haber producido rayos gamma de varios TeV durante más de una semana después de su fase inicial, siendo esta una característica única de este estallido, mucho más tiempo en comparación con otros estallidos como GRB 180720B, que produjo rayos gamma de varios TeV durante diez horas después de la fase inicial, y GRB 190829, que produjo rayos gamma de varios TeV durante casi tres días después de la fase inicial.

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