Las ráfagas de rayos gamma podrían “revertir el tiempo”

Cuando una estrella masiva colapsa en un agujero negro, se emiten ráfagas de rayos gamma muy brillantes. Un grupo de científicos ha descubierto una propiedad muy extraña sobre estos rayos gamma. Parecen revertir el tiempo (aunque no es exactamente lo que sucede).

Los últimos estertores de una estrella masiva

Las ráfagas de rayos gamma podrían "revertir el tiempo"

Concepto artístico de un agujero negro supermasivo emitiendo un chorro de energía.
Crédito: DESY, Science Communication Lab

En el estudio, publicado el 13 de agosto de 2018, los investigadores reconocen que no tienen muy claro qué provoca este fenómeno. Observaron las ráfagas de rayos gamma, emitidas en el colapso de una estrella muy masiva, están invertidos en el tiempo. De tal manera que la onda de luz es emitida primero en una dirección y luego en la opuesta. ¿Qué es lo que provoca que suceda? De momento es un misterio, pero hay que recordar que los agujeros negros son bastante extraños en sí mismos.

Las ráfagas de rayos gamma son algunas de las emisiones de energía más potentes detectadas. Pueden brillar con hasta trillones de veces más intensidad que el Sol. No hay ninguna otra fuerte que pueda emitir tanta luz. Cuando dos estrellas de neutrones colisionan, emiten una breve ráfaga de rayos gamma mientras se forma el agujero negro. Las supernovas, por su parte, producen ráfagas de rayos gamma más largas.

En ambos casos, la mayor parte de la energía se emite en forma de pulsos. Así que los investigadores extrajeron los pulsos más brillantes en sus datos. Así podían ver mejor el resto de la señal de la luz captada. Lo que vieron es que había pequeños puntos luminosos con cada pulso. En cada pulso, según comentan, había tres picos donde la luz aumentaba y después descendía, en intensidad, a lo largo del pulso.

Las pistas de la “reversión del tiempo” de los rayos gamma

Recreación artística de un agujero negro supermasivo.
Crédito: NASA/JPL-Caltech

Al revisar los datos, vieron que la estructura de esos picos era como el reflejo en un espejo. Las partes de los primeros pulsos, que llegaron primero, estaban repitiéndose como la parte final de pulsos posteriores. Los investigadores revisaron seis de las ráfagas más brillantes detectadas por el Observatorio de rayos gamma Compton, de la NASA.Fue parte de un experimento que se llevó a cabo en la década de los 90.

En él, los investigadores vieron que las ráfagas tenían seas señales de tiempo revertido. En todos los casos, el brillo fluctúa de una manera y, después, se repite el patrón pero en el orden inverso. Es algo que, además, se aplica tanto a las ráfagas de rayos gamma cortas y largas. Si te cuesta visualizar a qué se refieren, este ejemplo quizá te sea útil. Imagina que tienes tres interruptores, llamados A, B y C.

Los enciendes, precisamente, en ese orden. Después, siempre los apagas en el orden inverso, C, B y A. Lo que han visto los investigadores, en los datos, es algo así. Al coger toda la señal y estirarla, la doblaron sobre sí misma en el medio, como si fuese una hoja de papel. Así, alinean la parte del inicio de la señal con la del final. El resultado es que las dos líneas encajan muy bien, mostrando esa reversión.

La formación de un agujero negro

Concepto artístico de la explosión de una supernova.
Crédito: NASA

Pero la ráfaga de un rayo gamma es una señal de la formación de un agujero negro. El espacio y el tiempo tienen una relación muy extraña cuando hay un agujero negro alrededor. Lo que quiere decir es que, en realidad, probablemente no estamos viendo rayos gamma que revierten el tiempo. Aunque bien podría ser una explicación, lo más probable es que la explicación sea diferente, aunque no por ello más sencilla.

Cuando una estrella explota, se emite una gigantesca onda expansiva. Evidentemente, esa onda atravesará material. Así que puede moverse hacia el exterior, a través de su vecindario, e ir iluminando el material con el que se encuentra. Primero ilumina la acumulación de material A. Luego la B. Finalmente, la C. Para provocar esa señal revertida en el tiempo, esa onda, de alguna manera, debería volver sobre sus pasos en el orden inverso.

Hay dos formas de hacer algo así. Por un lado, golpear algún tipo de superficie reflectante. Algo que funcionase como un espejo, enviando la onda en dirección contraria. O bien la materia podría estar dispersa de una manera extraña. Aunque, en este último punto, los investigadores destacan que no encajaría en la física que conocemos. Es decir, conocer cómo se produce este comportamiento de los rayos gamma, ayudará a comprender mejor cómo mueren las estrellas.

Quizá no haya reversión del tiempo

Concepto artístico del choque de estrellas de neutrones.

Concepto artístico del choque de estrellas de neutrones.
Crédito. NSF/LIGO/Sonoma State University/A. Simonnet

No todo el mundo está convencido de que las señales de las ráfagas de rayos gamma sean debido a una reversión del tiempo. Algunos investigadores, no asociados con el estudio, creen que las bases de los científicos podrían no ser las correctas. La presencia de esas estructuras, aparentemente revertidas, parte de una suposición que no tiene por qué ser correcta. Se supone que esas ráfagas están compuesta por varios pulsos bien definidos.

Cada uno de esos pulsos tendría una forma bien definida, descrita por una ecuación matemática. Sin embargo, es muy posible que la forma y naturaleza de esos pulsos sea mucho más compleja. Por lo que una simple ecuación matemática no bastaría para describirlos. En ese caso, esa repetición de las señales de los pulsos no tendría por qué ser real. Aunque, dicho sea de paso, tampoco se ha ofrecido una explicación alternativa.

Es decir, la hipótesis de que se produce una especie de comportamiento de espejo, como plantean los investigadores, podría ser válida. Pero otros científicos, fuera del estudio, creen que las pruebas que utilizan para apoyar esta hipótesis no son particularmente sólidos. Esto nos deja dos cosas muy claras. Por un lado, el entorno de los agujeros negros es muy extremo. Por otro, todavía nos queda mucho por aprender sobre estos objetos…

El estudio es J. Hakkila, S. Lesage, S. McAfee, E. Hofesmann et al.; “Smoke and Mirrors: Signal-to-noise Ratio and Time-reversed Structures in Gamma-Ray Burst Pulse Light Curves”. Publicado en la revista The Astrophysical Journal el 13 de agosto de 2018. Puede ser consultado en arXiv.

Referencias: Live Science

Alex Riveiro

Amante de la astronomía. Hablo de todo lo relacionado con el universo y sus conceptos de una manera amena y sencilla. Desde los púlsares hasta la historia de la astronomía en Al-Andalus.

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