Físicos consiguen crear estallidos de rayos Gamma artificiales en un laboratorio

El 2 de julio de 1967, los satélites Vela 3 y 4 de los Estados Unidos notaron algo bastante desconcertante. Originalmente diseñados para monitorear las pruebas de armas nucleares en el espacio mediante la búsqueda de radiación gamma, estos satélites captarón una serie de ráfagas de rayos gamma (GRB) provenientes del espacio profundo. Y aunque han pasado décadas desde el “Incidente Vela”, los astrónomos todavía no están 100% seguros de lo que los causó.

Uno de los problemas ha sido que hasta ahora, los científicos no han podido estudiar las explosiones de rayos gamma en cualquier capacidad real. Pero gracias a un nuevo estudio realizado por un equipo internacional de investigadores, los GRB se han recreado en un laboratorio por primera vez. Debido a esto, los científicos tendrán nuevas oportunidades para investigar los GRB y aprender más sobre sus propiedades, lo que debería quitarnos mucho tiempo para determinar qué los causa.

El estudio, titulado “Observación experimental de una inestabilidad impulsada por la corriente en un haz de positrones con electrones neutros”, se publicó recientemente en Physical Review Letters. El estudio fue dirigido por Jonathon Warwick de Queen’s University Belfast e incluyó miembros del SLAC National Accelerator Laboratory.

Hasta ahora, el estudio de los GRB ha sido algo muy complicado por dos cuestiones principales. Por un lado, los GRB son muy efímeros y duran solo unos segundos a la vez. En segundo lugar, todos los eventos detectados se han producido en galaxias distantes, algunas de las cuales se encontraban a miles de millones de años luz de distancia. Sin embargo, hay algunas teorías sobre qué podría formarlos, desde la formación de agujeros negros a colisiones entre estrellas de neutrones hasta comunicaciones extraterrestres.

Por esta razón, la investigación de GRB es especialmente atractiva para los científicos ya que podrían revelar algunas cosas previamente desconocidas sobre los agujeros negros. Por el bien de su estudio, el equipo de investigación abordó la cuestión de los GRB como si estuvieran relacionados con las emisiones de chorros de partículas liberadas por los agujeros negros.

Los rayos liberados por los agujeros negros estarían compuestos principalmente por electrones y sus compañeros la “antimateria”, los positrones… Estos haces deben tener campos magnéticos fuertes y autogenerados. La rotación de estas partículas alrededor de los campos producen potentes ráfagas de radiación de rayos gamma. O, al menos, esto es lo que predicen las teorías. Pero aun se desconoce cómo se generarían los campos magnéticos fuertes.

Con la ayuda de varios colaboradores, el equipo de la Queen’s University Belfast confió en el láser Gemini, ubicado en el Laboratorio Rutherford Appleton en el Reino Unido. Con este instrumento, que es uno de los láseres más potentes del mundo, la colaboración internacional buscó crear la primera réplica a pequeña escala de GRB.

Al disparar este láser sobre un objetivo complejo, el equipo pudo crear versiones en miniatura de estos chorros astrofísicos ultrarrápidos, que grabaron para ver cómo se comportaban.
En el experimento se pudo observar, por primera vez, algunos de los fenómenos clave que juegan un papel importante en la generación de estallidos de rayos gamma, como la autogeneración de campos magnéticos que duran mucho tiempo. Estos pudieron confirmar algunas predicciones teóricas importantes sobre la fuerza y la distribución de estos campos. En resumen, el experimento confirma de forma independiente que los modelos actualmente utilizados para comprender las explosiones de rayos gamma están en el camino correcto.

Este experimento no solo fue importante para el estudio de los GRB, sino que también podría ayudarnos a comprender cómo se comportan los diferentes estados de la materia. Básicamente, casi todos los fenómenos de la naturaleza se reducen a la dinámica de los electrones, ya que son mucho más livianos que los núcleos atómicos y responden más rápidamente a los estímulos externos (como la luz, los campos magnéticos, otras partículas, etc.).

Además, existe el argumento antes mencionado de que los GRB podrían ser evidencia de Inteligencia Extraterrestre (ETI). En la Búsqueda de Inteligencia Extraterrestre (SETI), los científicos buscan señales electromagnéticas que no parecen tener explicaciones naturales. Al conocer más acerca de los diferentes tipos de estallidos electromagnéticos, los científicos podrían ser más capaces de aislar aquellos para los cuales no hay causas conocidas.

Al igual que la investigación de las ondas gravitacionales, este estudio sirve como un ejemplo de cómo los fenómenos que una vez estuvieron fuera de nuestro alcance ahora están abiertos al estudio. Y, al igual que las ondas gravitacionales, es probable que la investigación de los GRB genere rendimientos impresionantes en los próximos años.

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