En un rincón distante del universo, algo viaja más rápido que la luz.
No, no se violan las leyes de la física: sigue siendo cierto que nada puede viajar más rápido que la luz en el vacío del espacio vacío. Pero cuando la luz viaja a través de la materia, como el gas interestelar o una sopa de partículas cargadas, se ralentiza, lo que significa que otra materia podría alcanzarla. Y eso puede explicar la extraña simetría en los pulsos de algunas de las luces más energéticas del universo, llamadas explosiones de rayos gamma.
Estas explosiones crípticas, destellos brillantes de luz de rayos gamma que provienen de galaxias lejanas, se forman cuando las estrellas masivas colapsan o cuando las estrellas de neutrones ultradensas chocan. Estos cataclismos envían chorros de plasma caliente y cargado a gran velocidad por el espacio.
Pero estas señales tienen una simetría extraña, y la razón por la que lo hacen sigue siendo un misterio.
Un estallido de rayos gamma no se ilumina y atenúa en un pico constante, sino en un patrón parpadeante, dijo Jon Hakkila, astrofísico del Colegio de Charleston en Carolina del Sur.
Hakkila ha trabajado en este rompecabezas durante años. Ahora, él y un colaborador tienen una solución: el plasma que viaja más lento y más rápido que la velocidad de la luz podría explicar este patrón parpadeante, como informan en un artículo publicado el 23 de septiembre en The Astrophysical Journal. Si tienen razón, puede ayudarnos a comprender qué es lo que realmente produce estos rayos gamma.
"Me parece un gran paso adelante", que conecta los fenómenos a pequeña escala en el plasma con nuestras observaciones a gran escala, dijo Dieter Hartmann, astrofísico de la Universidad de Clemson que no participó en el estudio.
En los últimos años, Hakkila ha descubierto que los estallidos de rayos gamma tienen pequeñas fluctuaciones en el brillo además de su brillo y atenuación general. Si resta el brillo y la atenuación generales, le quedan una serie de picos más pequeños: un pico primario con picos más pequeños de brillo antes y después. Y este patrón es extrañamente simétrico. Si "dobla" el patrón en el pico principal y estira un lado, los dos lados coinciden notablemente bien. En otras palabras, el patrón de luz del pulso de una explosión de rayos gamma sugiere un conjunto de eventos reflejados.
"Lo que sucedió en la parte frontal sucedió en la parte posterior", dijo Hakkila. "Y los eventos sabían que ocurrían en orden inverso".
Aunque los astrónomos no saben qué causa la emisión de estallidos de rayos gamma a escala de partículas, están bastante seguros de que ocurre cuando los chorros de plasma que viajan cerca de la velocidad de la luz interactúan con los gases circundantes. Hakkila había estado tratando de encontrar explicaciones sobre cómo estas situaciones podrían generar pulsos de luz simétricos cuando escuchó de Robert Nemiroff, astrofísico de la Universidad Tecnológica de Michigan.
Nemiroff estaba estudiando lo que sucede cuando un objeto viaja a través de un medio circundante más rápido que la luz que emite, llamado movimiento superluminal. En investigaciones anteriores, Nemiroff había descubierto que cuando un objeto así pasa de viajar más lento que la luz a más rápido que la luz, o viceversa, esta transición puede desencadenar un fenómeno llamado duplicación de imagen relativista. Nemiroff se preguntó si esto podría explicar los patrones simétricos que Hakkila encontró en los pulsos de explosión de rayos gamma.
Entonces, ¿qué es exactamente "duplicar la imagen relativista"? Imagine un bote creando ondas mientras se mueve a través de un lago hacia la orilla. Si el bote viaja más lentamente que las olas que crea, una persona parada en la orilla verá las ondas del bote golpear la orilla en el orden en que el bote las creó. Pero si el barco viaja más rápido que las olas que crea, el barco superará la primera ola que crea solo para crear una nueva onda frente a esa y así sucesivamente. De esa manera, las nuevas ondas creadas por el barco llegarán a la costa antes de las primeras olas que creó. Una persona parada en la orilla verá las ondas golpear la orilla en un orden inverso.
La misma idea se aplica a los estallidos de rayos gamma. Si la causa de una explosión de rayos gamma viaja más rápido que la luz que emite a través del gas y la materia que lo rodea, veríamos el patrón de emisión en orden cronológico inverso.
Hakkila y Nemiroff razonaron que esto podría explicar la mitad del pulso simétrico de una explosión de rayos gamma.
Pero, ¿qué pasa si el material viaja primero más lento que la velocidad de la luz, pero luego se acelera? ¿Qué pasa si comenzó rápido y luego se desaceleró? En cualquier caso, podríamos ver la emisión tanto en orden cronológico como en orden cronológico inverso uno tras otro, formando un patrón de pulso simétrico como los picos simétricos observados en los estallidos de rayos gamma.
Todavía faltan piezas en este rompecabezas. Por un lado, los investigadores aún no saben qué está causando estas explosiones a escala microscópica. Pero este modelo propuesto les da a los investigadores una pequeña pista en la búsqueda para encontrar la causa final de los estallidos de rayos gamma, dijo Hartmann.
