Después de que el famoso cosmólogo James Peebles recibiera la mitad del Premio Nobel de Física de 2019 por sus contribuciones fundamentales a la hora de entender las leyes físicas que explican el Universo y su evolución ha vuelto a crecer entre los astrofísicos el sentimiento de que el nombre ‘Big Bang’ no es correcto y que deberíamos intentar buscar un nombre mejor. En efecto, este término fue acuñado por el astrónomo británico Fred Hoyle quien, en una entrevista radiofónica a la BBC en 1949, criticaba la idea de que el Universe se creara a partir de un estado muy denso y caliente. La traducción literal de ‘Big Bang’ como ‘Gran Explosión’ es ciertamente muy confusa, dado que parece implicar que en algún momento y punto del espacio algo ‘explotó’ y de ahí salieron las galaxias. Pero en realidad el Big Bang no supone ninguna explosión: es el momento en el que ‘se crea’ la materia, el tiempo, el espacio y todo lo que existe, comenzando la expansión cósmica (lo más parecido a la ‘explosión’, pero en verdad algo muy distinto). A la típica pregunta ‘¿dónde ocurrió el Big Bang?’ tenemos la respuesta ‘en todas partes a la vez’. Por eso, cuando hablamos de «gigantescas explosiones cósmicas» o, en el caso que nos ocupa, de «la explosión más energética» que hemos detectado tenemos que huir de la conexión con el mismo Big Bang. Más bien, hemos de pensar en gigantescas estrellas masivas, algunas casi primigenias, que colapsan al final de su vida. Estos son los fenómenos que, a día de hoy, los astrofísicos consideramos que son las explosiones más energéticas que existen.
El Cosmos parece inmutable para nosotros, diminutos seres que con nuestras grandes e importantísimas preocupaciones, muchas de ellas locales y carentes de sentido cuando se tiene una vista global de la civilización humana y su posición en un pequeño grano de polvo que llamamos planeta Tierra alrededor de una estrella enana de mediana edad escondida en las partes externas de los brazos espirales de una galaxia mediocre que llamamos Vía Láctea, pero en realidad representamos una nimiedad en las escalas espacio temporales del Universo. Para nosotros las constelaciones son esencialmente las mismas que existían al comienzo de la Civilización y, salvo los movimientos de los cuerpos del Sistema Solar, todo parece inmutable. Pero no es así. Una de las grandes realizaciones de las últimas décadas en Astrofísica es que existen multitud de fenómenos variables y esporádicos en el Cosmos: fusiones de agujeros negros (que ya podemos ‘escuchar’ gracias al estudio de ondas gravitatorias), explosiones de estrellas, colisiones de galaxias, y muchos otros acontecimientos peculiares.
El problema radica ahí: si estos fenómenos son transitorios, y en muchos casos sólo se pueden detectar durante unos minutos, ¿cómo los encontramos? ¿Cómo los estudiamos? Y existe un importante problema adicional: si corresponden a fenómenos muy violentos, la emisión más intensa no viene de los colores que vemos, sino de los colores más energéticos de la naturaleza: rayos X y rayos gamma, que necesitan observaciones desde el espacio (nuestra atmósfera nos protege de esta peligrosísima radiación). Es aquí donde entra el juego la tecnología y la colaboración internacional. Existen varios proyectos que se dedican a ello, los más importantes son el Neil Gehrels Swift Observatory y el Telescopio Espacial Fermi de rayos-gamma, operados por la Agencia Estadounidense del Espacio (NASA). Ambos ingenios espaciales observan el Cosmos en los colores más energéticos que conocemos, y lo hacen de tal manera que son capaces de localizar de forma efectiva la posición de una gran explosión de rayos-gamma cuando sucede.
¿Qué son las explosiones de rayos-gamma? Conocidas como GRBs por sus siglas en inglés (Gamma-Ray Bursts) corresponden a los fenómenos individuales más energéticos que conocemos. Suelen ser muy cortos (a veces su duración es inferior al segundo, pero nunca superando los pocos cientos de segundos) pero extremadamente potentes, tan energéticos que en ese tiempo liberan más energía que toda la que emitirá el Sol en sus 10 mil millones de años de vida. Los astrofísicos creemos que son el resultado del colapso de las estrellas más masivas del Universo o consecuencia de la fusión de dos estrellas de neutrones, casi siempre en galaxias muy lejanas. Tras el intenso destello inicial en rayos-gamma el evento se revela a sí mismo en otros colores menos energéticos: ultravioleta, óptico, infrarrojo e incluso radio (la banda de color menos energética). Estas contra-partidas pueden durar unas horas, días, o meses en radio, desvaneciéndose en cualquier caso al pasar el tiempo.
El 14 de enero de 2019 ocurrió una de estas explosiones GRB. Tanto Fermi como Swift detectaron la explosión, catalogada como GRB 190114C, dentro de la constelación austral de Fornax (el Horno). En 22 segundos sus coordenadas se enviaron a astrónomos de todo el mundo, recibiéndose en todos los observatorios astronómicos. Como estos fenómenos son tan esquivos, esta alarma tiene prioridad sobre las observaciones previstas. Decenas de telescopios apuntaron a la posición del GRB 190114C para investigar su naturaleza. Entre esos observatorios se encontraba uno muy especial: los dos telescopios MAGIC instalados en el Observatorio del Roque de los Muchachos (La Palma). Los telescopios MAGIC (acrónimo de ‘Major Atmospheric Gamma Imaging Cherenkov’) no observan ‘luz’ sino partículas muy energéticas que forman parte de la ‘radiación de Cherenkov’. La radiación de Cherenkov se crea cuando los rayos gamma chocan con las partículas de la atmósfera terrestre. Los telescopios MAGIC permiten caracterizar las propiedades de los rayos gamma, en particular su energía. 27 segundos después de recibir el aviso de GRB 190114C, los dos telescopios MAGIC ya estaban observando la explosión. Y lo que encontraron sorprendió a todo el mundo. ¡Estaban viendo la explosión más energética observada hasta la fecha!
Para hacerse una idea de la potencia de la explosión del GRB 190114C, la energía que MAGIC detectó en pocos segundos era equivalente a las colisiones más intensas entre protones que se consiguen en el Gran Colisionador de Hadrones (Large Hadron Collider, LHC, CERN), el mayor acelerador de partículas que tenemos en la actualidad. Corresponden a fotones en el rango de los ‘teraelectrovoltios’, una unidad de energía que es un Billón de veces más intensa que la de la luz visible. Este tipo de radiación muy energética estaba predicha por modelos teóricos, pero hasta ahora nunca se había observado. El descubrimiento también informa que las explosiones de rayos gamma son aún más poderosas de lo que se pensaba.
A la vez, otros grandes observatorios como el Telescopio Espacial Hubble (HST, NASA/ESA), el Gran Telescopio de Canarias (GTC), el ‘Very Large Telescope’ en Chile, y los interferómetros ‘Australia Telescope Compact Array’ (ATCA) y ‘Atacama Large Millimeter-submillimeter Array’ (ALMA, Chile), consiguieron observaciones de este fenómeno. Los resultados de estos trabajos, en los que han participado más de 300 astrofísicos internacionales, se han publicado esta semana en varios artículos en la prestigiosa revista científica Nature. Uno de estos artículos está liderado por el astrofísico español Antonio de Ugarte Postigo, investigador del Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA-CSIC), confirmando que GRB 190114C es el resultado de la explosión de una estrella muy masiva en las regiones centrales de una galaxia que se encuentra en proceso de interacción con otra aún mayor. De hecho, el estudio apunta que ahí radica la peculiaridad de la explosión: el medio circundante a la estrella masiva era particularmente dense por los procesos involucrados en las interacciones de galaxias. El análisis de los datos del GTC, coordinado por el astrofísico malagueño Alberto Castro-Tirado (IAA-CSIC), confirmaron la distancia a la explosión: 4500 millones de años luz.
