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A medida que una estrella masiva colapsa hasta convertirse en un agujero negro, envía una brillante señal de «socorro» en forma de estallidos de rayos gamma ultrabrillantes. Ahora, los científicos han descubierto, aparententemente, algo bastante peculiar en esas señales misteriosas: parece que invierten el tiempo.
Bueno, más o menos.
Un estudio reciente, publicado el 13 de agosto en The Astrophysical Journal, parece haber detectado que estas explosiones de rayos gamma son inversas en el tiempo, o sea, que que la brillante onda de luz se emite de una manera y luego se envía de nuevo en orden opuesto.
Los investigadores dijeron que no tienen idea de qué es lo que está causando estas señales de rayos gamma con inversión de tiempo, pero agregaron que la física alrededor de los agujeros negros es tan extraña que no se puede descartar nada.
El último suspiro de las estrellas moribundas
Los estallidos de rayos gamma son algunas de las explosiones más energéticas jamás detectadas: brillan un trillón de veces más que la emitida por el sol de la Tierra, según la NASA.
Ilustración de una explosión de rayos gamma (credito: NASA/D.Berry
«Los estallidos de rayos gamma son las fuentes más luminosas de la naturaleza. Generan más producción de energía que cualquier otra cosa que emita luz», afirmó el autor principal del estudio, Jon Hakkila, astrofísico y decano asociado de la Escuela de Postgrado del Colegio Charleston (Carolina del Sur, EE.UU.).
Si dos estrellas de neutrones chocan emiten ráfagas cortas de rayos gamma que forman un agujero negro. Las supernovas, o explosiones de estrellas, producen estallidos de rayos gamma más largos a medida que las estrellas moribundas colapsan en agujeros negros. En ambos tipos de estallidos, «la mayor parte de su energía viene en forma de pulsos», dijo Jon Hakkila.
Cuando Jon Hakkila extrajo el pulso principal y más brillante de los datos para ver mejor el resto de la señal, se dio cuenta de que «el pitido realmente tenía algunos pitidos laterales», aseguró. Cada pulso tenía tres picos distintos donde la luz aumentaba y luego disminuía en intensidad unas cuantas veces en cada pulso.
Analizando los datos cayeron en la cuenta de que la estructura de estos picos se parecía a reflejos en un espejo -las partes de los pulsos anteriores que salían primero salían últimas en los pulsos subsiguientes—.
Residuos de una estrella en explosión
Mientras examinaba seis de los estallidos de rayos gamma más brillantes detectados por el Observatorio de Rayos Gamma Compton de la NASA como parte del Experimento de Ráfagas y Fuentes Transitorias en la década de 1990, el equipo comprobó que los estallidos contenían firmas de luz invertidas en el tiempo. En otras palabras, «todos tienen esta firma de brillo que fluctúa y luego gira y retrocede en el tiempo», dijo Jon Hakkila. Esto es cierto tanto para los estallidos de rayos gamma de corta duración como para los de larga duración, aclaró Jon Hakkila.
«Para que usted tenga una idea más cabal, suponga que alguien enciende tres interruptores de luz: primero el A, luego el B y después el C. Posteriormente, siempre, ese alguien apaga primero el interruptor C, luego el B y finalmente el A», dijo (no literalmente) Jon Hakkila. En realidad, lo que hicieron los investigadores fue tomar la señal íntegra, estirarla y doblarla por la mitad como si fuera un pedazo de papel. Ese proceso de «plegado» alineó el aumento de la señal con la caída de la señal. Ambos extremos están muy bien alineados.
«Un estallido de rayos gamma representa la formación de un agujero negro, y hay todo tipo de cosas muy extrañas que suceden tanto con el espacio como con el tiempo y la relación entre el espacio y el tiempo en las proximidades de un agujero negro», concretó Jon Hakkila. Tal vez la explosión no conduzca, necesariamente, a una «inversión del tiempo», algo similar a lo que puede verse en una película de ciencia ficción; no obstante, precisó: «no voy a excluir ningún tipo de cosa extraña».
Recreación artística de un agujero negro supermasivo (Crédito: NASA)
Una interpretación más probable podría lograrse si se analiza el movimiento de una onda expansiva a través de la materia. Cuando una estrella explota, una inmensa onda expansiva puede moverse hacia afuera a través del material e iluminarlo a medida que avanza. Primero, ilumina el grupo A, luego el B y luego el C. Para causar la señal de inversión de tiempo, la onda tendría que volver a pasar por esos grupos en orden inverso (C - B - A), observó Jon Hakkila.
«Sólo puedo pensar en dos maneras de hacerlo», agregó. O bien la onda debe golpear algún tipo de superficie reflectante, similar a un espejo, que refleja la onda expansiva hacia atrás, o bien los grupos deben ser distribuidos de alguna manera extraña que no tiene sentido utilizando la física ordinaria. Entender este proceso podría arrojar luz sobre cómo mueren las estrellas, anotó Jon Hakkila.
No todo el mundo está convencido de que la inversión de tiempo sea la mejor explicación para las señales de ráfagas de rayos gamma.
«Aprecio los grandes esfuerzos de los autores. Sin embargo, el andamiaje sobre el que se construye la investigación podría tener fallas», señaló Bing Zhang, profesor de astrofísica de alta energía de la Universidad de Nevada (Las Vegas, EE.UU.), quien no participó en el estudio.
El hallazgo de estructuras invertidas en el tiempo se basa en la suposición de que cada ráfaga de rayos gamma está «compuesta de varios pulsos bien definidos», cada uno de los cuales tiene una forma descrita mediante una ecuación matemática.
Pero la forma y naturaleza de esos pulsos puede ser más complicada que la prevista por una forma matemática sencilla, de modo que el pulso residual de triple pico puede no ser físicamente real, agregó. «Tal vez la hipótesis del espejo... es válida después de todo, pero, ahora mismo, el apoyo a esta hipótesis es bastante indirecto» aseguró Bing Zhang a Live Science.
Un agujero negro asorbiendo otro objeto celeste. Recreación. (Crédito: Science Learning Hub)
Como siempre, a medida que nos aproximamos a un agujero negro, el halo de misterio que los envuelve se incrementa.
Xarooch Franco
Publicado originalmente en Live Science. Traducción, adaptación y fusión con otras fuentes a cargo de Xarooch Franco.
Bibliografía:
—The Astrophisical Journal: Smoke and Mirrors: Signal-to-noise Ratio and Time-reversed Structures in Gamma-Ray Burst Pulse Light Curves (Humo y espejos: Relación señal/ruido y estructuras con inversión de tiempo en las curvas de luz de pulso de ráfaga de rayos gamma).
—Wikipedia.
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