El estallido de rayos gamma más antiguo jamás descubierto fue solo un trozo de basura espacial

La galaxia GN-z11, que los científicos creen que podría ser la galaxia más lejana y antigua jamás observada, superpuesta a una imagen del estudio COODS-North.

La galaxia GN-z11, que los científicos creen que podría ser la galaxia más lejana y antigua jamás observada, superpuesta a una imagen del estudio COODS-North. (Crédito de la imagen: NASA, ESA, P. Oesch (Universidad de Yale), G. Brammer (STScI), P. van Dokkum (Universidad de Yale) y G. Illingworth (Universidad de California, Santa Cruz))





A veces, un destello es solo una casualidad.

Una señal que los científicos primero creyeron que era el descubrimiento pionero de un estallido de rayos gamma de la galaxia más antigua conocida en el universo era, de hecho, un reflejo de la luz solar de una etapa de cohete gastada en la órbita de la Tierra, según ha encontrado un nuevo artículo.

La decepcionante conclusión proviene de un equipo de científicos polacos tras una discusión en la que participaron varios equipos sobre el origen del avistamiento fortuito realizado por uno de los telescopios gemelos Keck en Hawái en 2017. Mientras que las contribuciones anteriores al debate se centraron en la probabilidad de ver un satélite en comparación con un estallido de rayos gamma extremadamente raro, el equipo polaco logró rastrear el objeto exacto que causó el destello: una etapa superior Breeze-M gastada de un cohete Proton ruso.



'Verificamos nuestros cálculos con otros tres software de cálculo de órbitas disponibles públicamente', dijo a guesswhozoo.com Michal Michalowski, astrónomo de la Universidad Adam Mickiewicz en Polonia y autor principal del nuevo estudio.

Entonces, ¿qué vio exactamente el telescopio Keck y cómo es posible confundir el destello de luz más poderoso en el universo teniendo lugar a miles de millones de años luz de distancia para que la luz solar se refleje en un pedazo de basura espacial?

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Un avistamiento casual

El equipo detrás de la observación original, dirigido por científicos de la Universidad de Beijing en China, se propuso estudiar una de las galaxias más antiguas del universo. Conocido como GN-z11 , la galaxia está a más de 13 mil millones de años luz de distancia de tierra . Eso significa que los telescopios solo pueden verlo como se veía unos 420 millones de años después. el Big Bang , cuando el universo era muy joven.

El equipo utilizó un espectrógrafo de infrarrojo cercano llamado MOSFIRE montado en uno de los telescopios Keck. En lugar de capturar imágenes, el espectrógrafo mide el brillo de un objeto celeste en longitudes de onda de luz específicas. El equipo estaba tomando medidas de tres minutos de GN-z11 cuando, de repente, la galaxia se iluminó. Sin embargo, en los siguientes tres minutos, la señal volvió a la normalidad.

Después de descartar otras posibilidades, los científicos concluyeron que el brillo repentino debe haber sido un estallido de rayos gamma, el destello de luz más brillante y enérgico en el universo que se cree que se produce por explosiones de estrellas masivas al final de sus vidas, que los astrónomos llaman supernovas. Con una duración de solo unos segundos, los estallidos de rayos gamma eclipsan brevemente todo lo demás en el cosmos circundante. Pero rastrear sus orígenes hasta ahora ha sido difícil de alcanzar.



El equipo publicó sus hallazgos en la revista Nature Astronomy el pasado mes de diciembre. El descubrimiento parecía un gran problema. Los científicos nunca han observado un estallido de rayos gamma en una galaxia tan antigua, y ver uno revelaría nueva información sobre el universo primitivo.

Demasiado esquivo

Sin embargo, otros astrónomos pronto comenzaron a cuestionar los hallazgos, y dos documentos publicado el lunes (4 de octubre) en la revista Nature Astronomy expone lo que salió mal.

En uno, Charles Steinhardt, profesor asociado de astronomía en la Universidad de Copenhague en Dinamarca, y sus colegas argumentaron que el brillo probablemente fue causado por un objeto que orbita la Tierra en lugar de un avistamiento casual de un raro estallido de rayos gamma. La razón: probabilidad.

'La probabilidad de captar un estallido de rayos gamma como este es increíblemente baja, algo así como 1 en 10 mil millones', dijo Steinhardt a guesswhozoo.com.

Los astrónomos estiman que aunque los satélites detectan alrededor de un estallido de rayos gamma por día, aproximadamente 500 ocurren dentro del mismo período de tiempo. Sin embargo, en la mayoría de los casos, los científicos no tienen ni idea de de qué galaxias proceden estas explosiones.

'Los grandes telescopios de rayos gamma que usamos para detectar rayos gamma solo te dicen que estalló una explosión y te dan la región rugosa del cielo donde sucedió', dijo Steinhardt. “Si quieres saber la galaxia exacta, tendrías que apuntar con un telescopio óptico a esa región lo suficientemente rápido para captar el destello y encontrar su origen. Pero solo tienes un máximo de 100 segundos para hacer eso '.

Impresión artística del estallido de rayos gamma.

Impresión artística del estallido de rayos gamma.(Crédito de la imagen: NASA)

Las probabilidades

Atrapar un estallido de rayos gamma en la galaxia más antigua conocida durante una campaña de imágenes aleatorias parecía un poco demasiado afortunado. Steinhardt y sus compañeros buscaron, por tanto, otras explicaciones, incluida la reconsideración de las descartadas por la selección china. Los científicos rastrearon los archivos de MOSFIRE y encontraron docenas de ocurrencias similares en otras observaciones.

'Cuando miramos la señal del brillo, en realidad no se parecía a ninguno de los 10,000 estallidos de rayos gamma detectados antes', dijo Steinhardt. “Parecía más una estrella típica, por ejemplo, nuestro sol. Así que eso podría incluir todo lo que refleja la luz del sol '.

En el artículo original, el equipo chino afirmó que un reflejo de un satélite no pudo haber causado el brillo. Los científicos escribieron que verificaron la información orbital disponible de satélites conocidos y pedazos de escombros y no encontraron un objeto cuya trayectoria hubiera coincidido con el avistamiento. Los astrónomos también escribieron que sería extremadamente improbable que un satélite o una pieza de escombros interfirieran con observaciones como esa. Pero los resultados de Steinhardt y sus colegas dan una probabilidad más favorable de que ocurra un incidente de este tipo, aproximadamente uno en 1.000.

'Si tiene una probabilidad de capturar un satélite como este en un millar frente a una probabilidad de uno en mil millones de atrapar un estallido de rayos gamma, es claramente 1 millón de veces más probable que haya capturado un satélite', dijo Steinhardt.

Imágenes de telescopios ópticos rayado con senderos de satélites en órbita han estado en el centro de atención recientemente, ya que los astrónomos piden restricciones a las megaconstelaciones de satélites como SpaceX Proyecto de transmisión de Internet de Starlink. Las manchas son obvias y su origen inconfundible. Sin embargo, en el caso de las mediciones espectroscópicas, detectar el ruido es mucho más complicado.

Rastreando al culpable

'Es muy difícil distinguir eso en espectroscopia', dijo Michalowski. «El espectrógrafo capta la luz a través de una rendija muy estrecha. El satélite está fuera de la hendidura y luego, de repente, está dentro de él por un momento muy corto, no hay rastro que conduzca a él '.

Michalowski y su equipo, estimulados por las estimaciones de Steinhardt, rastrearon la fuente real del brillo buscando en la base de datos de objetos en órbita de Space-Track disponible públicamente. La etapa superior Breeze-M que rodea la Tierra en una órbita altamente elíptica estaba exactamente en el lugar correcto en el momento adecuado, dijo Michalowski.

Curiosamente, el equipo chino había excluido originalmente esta etapa de cohete basándose en cálculos utilizando la calculadora astronómica basada en la web llamada Calsky. Pero Michalowski confía en que sus cálculos fueron incorrectos.

'Es difícil decir por qué difería el cálculo original', dijo. `` El software que usó el equipo ahora está inactivo, por lo que es imposible reproducirlo. Nuestros cálculos coinciden con otros cuatro, por lo que estamos bastante seguros de que lo hicimos bien ”.

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Un problema creciente en astronomía

El acertijo pone de relieve un problema creciente en astronomía: el creciente número de satélites y objetos de desechos espaciales en órbita interfiere con las observaciones astronómicas y la exploración del universo. Un estudio reciente estimó que hasta el 40% de las observaciones astronómicas con telescopios de campo amplio podrían arruinarse después de que SpaceX despliegue todos los 12.000 satélites actualmente planeados de su constelación Starlink.

La solución, según Michalowski, no es fácil. 'Hay innumerables ejemplos incluso ahora en los que los satélites cruzan imágenes, y solo empeorará', dijo Michalowski. 'La única solución es observar estos satélites y determinar sus órbitas con mayor precisión para que podamos crear un catálogo muy preciso que nos ayudará a decirnos si algo fue en realidad un evento astronómico o un satélite que pasa'.

Steinhardt estuvo de acuerdo. 'Si tuviéramos una buena base de datos, si supiéramos que un satélite o un fragmento de escombros iba a pasar por esa parte del cielo en ese segundo en particular, habríamos detenido las observaciones durante ese segundo, esperado a que pasara , y luego comenzó la siguiente exposición '', dijo. 'La razón por la que eso no sucedió es que, en este momento, no tenemos la base de datos adecuada ni el conjunto de herramientas adecuado'.

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