astrónomo de la UNAM por el Premio Aspen

Todo sucedió en una galaxia ubicada a una distancia de aproximadamente 130 millones de años luz del Sistema Solar, donde dos estrellas de neutrones se fusionaron. En tan solo dos segundos, este choque emitió en un chorro, la energía que el Sol emitirá en toda su vida de aproximadamente diez mil millones de años.

El evento astronómico produjo ondas gravitacionales que fueron detectadas desde la Tierra por los interferómetros LIGO y VIRGO. Además, surgió la emisión electromagnética (EM) identificada por los telescopios terrestres.

Los astrónomos ya habían detectado ondas gravitacionales provenientes de agujeros negros del tamaño de decenas de masas solares, pero ésta fue la primera vez que se identificó una fusión de objetos con 1.4 veces la masa del Sol cada uno (lo cual apuntaba a que se trataba de dos estrellas de neutrones).

Al mismo tiempo, dos satélites de altas energías (Fermi de la NASA e Integral de la ESA) detectaron emisión EM de la misma región de donde provenían las ondas gravitacionales. Lo enigmático de la radiación EM es que resultó ser sumamente distinta de lo que los modelos predecían.

A nivel mundial, solo un equipo de astrónomos -donde participó Diego López Cámara Ramírez, Catedrático Conacyt del Instituto de Astronomía de la UNAM junto con Davide Lazzati, Rosalba Perna, Brian J. Morsony, Matteo Cantiello, Riccardo Ciolfi, Bruno Giacomazzo y Jared C. Workman- logró explicar la emisión atípica EM producida en la fusión de las dos estrellas de neutrones.

La investigación fue titulada “Late time afterglow observations reveal a collimated relativistic jet in the ejecta of the binary neutron star merger GW170817” (publicado en Physical Review Letters), y les valió el Aspen Institute Italia Award 2022, premio otorgado a la mejor investigación científica entre Italia y Estados Unidos de América.

El fenómeno causó furor en la comunidad astronómica, porque fue la primera vez que ambas señales (ondas gravitacionales y radiación EM) se identificaron casi al mismo tiempo. Ha sido el fenómeno observado por la mayor cantidad de satélites, telescopios, y detectores, al mismo tiempo en la historia.

Además, hubo tres detalles atípicos que hicieron único a este evento:

1.- La emisión EM y luminosidad detectada resultó ser mucho menos brillante que la esperada en la fusión de dos estrellas de neutrones. De hecho, emitió mil veces menos energía que lo que se predecía. Si no hubiera estado tan cerca en términos astronómicos (130 millones de años luz), el evento no podría haberse detectado desde la Tierra.

2.- La emisión en rayos X tardó mucho más de los esperado, comportamiento que iba en contra de los modelos previos. Regularmente, en un destello de rayos gama los rayos X suelen detectarse unas horas después de la radiación gamma. En esta ocasión tardó nueve días en ser observada.

3.- La emisión EM fue radicalmente distinta de los previamente detectados y asociados a la fusión de estrellas de neutrones y destellos de rayos gamma. La emisión EM asociada a los destellos de rayos gamma son visibles máximo algunas semanas, y este fenómeno fue visible durante tres años.

 

El modelo

A partir de esta detección, los astrónomos de todo el mundo crearon varios modelos con física nueva para identificar por qué se dio de esta forma. Sin embargo, el único equipo de investigación que logró explicar detalladamente fue el de Diego López Cámara Ramírez de la UNAM.

“El modelo para explicar la radiación EM tan exótica en que tras la fusión de las dos estrellas de neutrones se produjo un destello de rayos gamma corto, fue observado desde la Tierra con un ángulo de inclinación, esto es, lo vimos de lado”, dijo el investigador universitario.

Mediante cálculos analíticos y numéricos los investigadores demostraron que la luminosidad y energía del evento, así como las curvas de luz en distintos rangos EM se debe a que se observó un destello de rayos gama corto con un ángulo de inclinación de entre 20 y 30 grados con respecto al observado.

Gracias a esto, los investigadores probaron que no se necesita crear nuevos modelos o emplear nueva física para explicar este fenómeno tan único, dijo el investigador universitario.

Sin embargo, es el único evento identificado con estas características. Detectar más de su tipo, permitirá a los astrónomos avanzar en el entendimiento de estos eventos y sus condiciones físicas. Así, el estudio ganador será una referencia dentro del campo de la astrofísica de altas energías.

 

Frustraciones con emoción

“La UNAM significa mi vida y es mi alma mater”, dijo Diego López Cámara Ramírez mientras recordó su paso al estudiar en esta institución. Todo empezó con una ingeniería, luego cambió hacia la física en la Facultad de Ciencias, para después realizar una maestría y un doctorado en el Instituto de Astronomía, además de un posdoctorado en el Instituto de Ciencias Nucleares.

También realizó un posdoctorado en el departamento de Física de la Universidad Estatal de Carolina del Norte, donde conoció a los investigadores con quienes participó en este estudio, entre muchos otros.

Al final, regresó a la UNAM en donde ya tiene ocho años como catedrático Conacyt realizando estudios de fenómenos transitorios de altas energías, siendo tutor de estudiantes de licenciatura, especialidad y posgrado, impartiendo clases y participando en todas las actividades de divulgación de la ciencia que le es posible .

“La astronomía no es fácil, en el camino existen muchas frustraciones porque empujamos la física al límite, pero este premio ha logrado emocionarme y que siga haciendo astronomía”, dijo Diego López Cámara Ramírez sobre su profesión.

Desde muy joven, a Diego López Cámara le gustaban mucho las matemáticas y la física, pero no fue hasta que tenía 18 años que pensó en estudiar astronomía. Esto fue por la combinación entre lo que leyó (Breve historia del tiempo, de Steven Hawking) y vio (Cosmos de Carl Sagan).

A decir del investigador, la astronomía sirve para entender el Universo, saber de dónde venimos, cómo se genera lo que existe a nuestro alrededor e incluso hasta cómo fuimos creados. El desarrollo de investigaciones en astronomía también genera tecnología de punta que veremos en los próximos años.

Por ejemplo; en México el primer sitio en tener internet fue el Instituto de Astronomía de la UNAM y llegó a la población décadas después. Otro caso son los chips que portan los satélites, telescopios y detectores que ahora son utilizados en la vida cotidiana para los celulares, gps o cámaras fotográficas.

“A todos los jóvenes que quieran estudiar ciencias exactas: no le tengan miedo, sigan sus sueños y estudien mucho, porque las matemáticas y la física son nuestro pan de cada día”.

Pero sobre todo “ante una frustración no se caigan, yo he estado ante estas situaciones y he aprendido a manejarlas”, concluyó el investigador universitario que hoy es reconocido con el premio Aspen Institute Italia Award 2022.

Fuente: UNAM Global/CanalesTI, ACM.