Los electrones térmicos juegan un papel clave en la determinación de las emisiones de los resplandores posteriores de los estallidos de rayos gamma


La presencia de rayos gamma de sorprendentemente alta energía vistos en el resplandor crepuscular (impresión del artista) podría definirse con la ayuda de un nuevo modelo teórico desarrollado por investigadores de RIKEN. Puntuación crediticia: ESA/Hubble, M. Kornmesser
La presencia de rayos gamma inusualmente energéticos que se observan en algunos resplandores de los intensos estallidos de rayos gamma (GRB) bien podría definirse mediante un nuevo modelo matemático desarrollado por los investigadores de RIKEN. Este descubrimiento podría ayudar a aclarar el origen de los GRB.

Un GRB es una espectacular erupción de energía producida por eventos violentos como la muerte explosiva de una gran estrella o la colisión de dos estrellas de neutrones. Un GRB también dispara un chorro de materia y energía a la estructura que rodea a la estrella, aturdiendo partículas como protones y electrones y haciéndolas emitir radiación. Los fotones emitidos, desde ondas de radio hasta rayos gamma, podrían detectarse desde la Tierra como un resplandor residual de GRB.

La gran mayoría de las observaciones de brillo residual de GRB podrían estar definidas por las teorías actuales, lo que no debería sorprender: no serían las teorías actuales si no coincidieran con la realidad. Sin embargo, los resplandores de dos últimos GRB produjeron rayos gamma con energías inusualmente altas que cuestionan estas teorías. “La sorpresa con estos dos estallidos fue que nunca antes habíamos detectado fotones de esta energía”, dice Donald Warren del Programa Interdisciplinario de Ciencias Matemáticas y Teóricas RIKEN (iTHEMS).

Para aclarar los extraños rayos gamma, los investigadores compararon dos modelos teóricos de resplandores posteriores. El primero se basó principalmente en la idea estándar, lo que sugiere que la distribución de la energía entre los muchos electrones impactados sigue una curva bastante suave, conocida como distribución de control de influencia. En esta situación, la mayoría de los electrones tienen comparativamente poca energía, y solo algunos tienen las mejores energías. Aunque es necesario mantener un modo de perspectiva. “Incluso los electrones de baja energía aquí pueden ser los reyes de la pila de energía en el sistema fotovoltaico”, comenta Warren.

Su segundo modelo agregó algunos de los llamados electrones térmicos a la combinación. Estos tienen una distribución de energía distinta, que se asemeja a la forma en que las moléculas en un combustible caliente comparten su energía.

«Debido a que los dos modelos predicen cantidades diferentes de electrones a ciertas energías, en consecuencia predicen una emisión de fotones diferente», dice Warren.

El segundo modelo ofrece más electrones con la máxima energía para generar los rayos gamma de alta energía que se ven en los resplandores de los dos GRB extremadamente energéticos. “Una conclusión muy poderosa del artículo es que los electrones térmicos aumentan considerablemente la emisión que se obtiene con las energías de fotones más altas”, dice Warren.

Lo que significa que el segundo modelo sin duda ofrece una mejor descripción de esos resplandores GRB. «El próximo paso es usar este nuevo modelo para estimar los parámetros de algunos GRB, para verificar que se adapte a las observaciones al menos además del modelo actual», dice Warren. Esto finalmente podría ayudar a los astrónomos a refinar sus teorías sobre cómo ocurren los GRB.

El análisis fue publicado en The Astrophysical Journal.

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