Los científicos del RIKEN Cluster for Pioneering Research y sus colaboradores han utilizado simulaciones para mostrar que los fotones emitidos por los estallidos de rayos gamma largos, uno de los eventos más enérgicos que tienen lugar en el universo, se originan en la fotosfera.porción visible del "chorro relativista" que es emitido por estrellas en explosión.
Las explosiones de rayos gamma son el fenómeno electromagnético más poderoso observado en el universo, liberando tanta energía en tan solo un segundo más o menos como el sol se liberará durante toda su vida. Aunque fueron descubiertos en 1967, el mecanismo detrás de esta enorme liberaciónde energía permaneció misteriosa durante mucho tiempo. Décadas de estudios finalmente revelaron que las explosiones largas, uno de los tipos de explosiones, se originan a partir de chorros de materia relativistas expulsados durante la muerte de estrellas masivas. Sin embargo, exactamente cómo se producen los rayos gamma a partir delos jets todavía están velados en misterio hoy.
La investigación actual, publicada en Comunicaciones de la naturaleza , comenzó a partir de un descubrimiento llamado la relación Yonetoku, que fue realizada originalmente por uno de los autores del artículo. Esta relación entre la energía espectral de pico y la luminosidad máxima de GRBs es la correlación más estrecha encontrada hasta ahora en las propiedades de emisión de GRBPor lo tanto, proporciona el mejor diagnóstico hasta ahora para explicar el mecanismo de emisión, y la prueba más estricta para cualquier modelo de ráfagas de rayos gamma. Incidentalmente, la relación también significaba que las explosiones de rayos gamma largas podrían usarse como una "vela estándar" paramedir la distancia, lo que nos permite mirar más lejos en el pasado que las supernovas de tipo 1A, que se usan comúnmente hoy pero son mucho más tenues que las explosiones. Esto permitiría obtener información sobre la historia del universo, y podría darnos información sobremisterios como la materia oscura y la energía oscura.
Utilizando simulaciones por computadora realizadas en varias supercomputadoras, incluyendo Aterui del Observatorio Astronómico Nacional de Japón, Hokusai de RIKEN y Cray xc40 del Instituto Yukawa de Física Teórica, el grupo se centró en el llamado modelo de "emisión fotosférica", unode los principales modelos para el mecanismo de emisión de GRB. Este modelo postula que los fotones visibles en la tierra son emitidos desde la fotosfera del chorro relativista. A medida que el chorro se expande, se hace más fácil para los fotones escapar de él, ya que hay menosobjetos disponibles para dispersar la luz. Por lo tanto, la "densidad crítica", el lugar donde es posible que los fotones escapen, se mueve hacia abajo a través del chorro, hacia material que originalmente estaba en densidades cada vez más altas.
Para probar la validez del modelo, el equipo se propuso probarlo de una manera que tuviera en cuenta la dinámica global de los chorros relativistas y la transferencia de radiación. Mediante el uso de una combinación de simulaciones hidrodinámicas relativistas tridimensionales y cálculos de transferencia de radiación paraevaluaron las emisiones fotosféricas de un chorro relativista saliendo de una envoltura de estrellas masivas, pudieron determinar que, al menos en el caso de GRB largos, el tipo asociado con estrellas masivas que colapsan, el modelo funcionó. Sus simulaciones revelaron que el Yonetokula relación podría reproducirse como una consecuencia natural de las interacciones jet-estelares. "Para nosotros", dice Hirotaka Ito del Cluster for Pioneering Research, "esto sugiere fuertemente que la emisión fotosférica es el mecanismo de emisión de GRB".
Continúa, "Si bien hemos aclarado el origen de los fotones, todavía hay misterios acerca de cómo los chorros relativistas son generados por las estrellas que colapsan. Nuestros cálculos deberían proporcionar información valiosa para investigar el mecanismo fundamental detrás de la generación de estoseventos tremendamente poderosos "
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Materiales proporcionados por RIKEN . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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